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1、納米技術(shù)研究與開發(fā)的背景 前面已經(jīng)談到,，納米科學(xué)技術(shù)是介于微觀與宏觀之間的介觀物理,，關(guān)于納米科學(xué)技術(shù)的定義很多，具有代表性的說法有：如英國科學(xué)家阿爾培特.佛朗克斯教授把納米技術(shù)定義為'在0.1-100納米尺度范圍起關(guān)鍵作用的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,。'美國'國家納米技術(shù)倡議'（NNI）即推薦采用科普作家伊凡.阿莫托在一本小冊子中的提法：'納米科學(xué)和納米技術(shù)一般是指,，在納米尺度上，則從一納米到幾百納米介觀范圍內(nèi),，所從事的工作范疇',。上述兩種說法，總的意思是,，把它限定在納米尺度范圍內(nèi)的物質(zhì)組成體系的運動規(guī)律和研究開發(fā)工作,。我國科學(xué)家，即主張把它的內(nèi)涵再延伸擴張到由它所引發(fā)出的可能的實際應(yīng)用領(lǐng)域的研究開發(fā)工作,。我國納米科學(xué)家,，國家重點基礎(chǔ)研究計劃（973計劃）納米材料和納米結(jié)構(gòu)項目首席科學(xué)家，中國科學(xué)院固體物理研究所張立德研究員作了總結(jié)性的定義：'納米科技是研究由尺寸在0.1-100nm之間的物質(zhì)組成的體系的運動規(guī)律和相互作用,，以及可能的實際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。'這個定義既反應(yīng)了納米科學(xué)技術(shù)的內(nèi)涵,，又體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)律的要求,，也比較符合中國的實際情況。 1.1 從理論層面上看,，納米科技是量子力學(xué)在實踐上的必然延伸,。我們知道用原子模型和量子力學(xué)的能級概念合理的解釋金屬、半導(dǎo)體,、絕緣體的電,、光、熱,、機械等性能,，并進行廣泛的工業(yè)化開發(fā)，形成新興的產(chǎn)業(yè),，同時改造各種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),。其中最為突出的是上個世紀四十年代末發(fā)明的半導(dǎo)體，它的發(fā)展軌跡是半導(dǎo)體-集成電路-大規(guī)模集成電路-超大規(guī)模集成電路,，它的成就很大地推動了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。這是量子力學(xué)在微米空間尺度上的輝煌實踐和發(fā)展,。微米技術(shù)把量子力學(xué)在微米空間上的應(yīng)用，同微電子學(xué),、電磁學(xué),、光學(xué)、經(jīng)典牛頓力學(xué)有機地結(jié)合起來,，極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展,。量子力學(xué)的本質(zhì)特征是微細粒子的波粒二像性，而在微米技術(shù)上所用的主要是量子力學(xué)的粒子性電子流（大量的,、宏觀的粒子流）,。它與傳統(tǒng)的經(jīng)典理論的工程應(yīng)用相匹配，才形成現(xiàn)在的半導(dǎo)體,、計算機,、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信等信息產(chǎn)業(yè),。也就是說,，這樣龐大的產(chǎn)業(yè)，僅僅應(yīng)用了量子力學(xué)波粒二像性的一半,，即它的粒子性,。另外的更奇妙的波動性還未加考慮。理論來源于實踐,，更在于指導(dǎo)實踐,，以證明其正確性，并通過實踐考驗進一步修正充實發(fā)展理論,，量子力學(xué)的自身發(fā)展,，也必然如此。我國著名的納米材料學(xué)家,，中國科學(xué)院物理研究所的解思深研究員就說：'納米材料本身是將量子力學(xué)效應(yīng)工程化或技術(shù)化的最好場合之一,，可能會產(chǎn)生全新的物理、化學(xué)現(xiàn)象,。' 1.2 從技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展趨勢來看,，需要更精致、環(huán)境友好,、更具有智能化的技術(shù)創(chuàng)新,。 在牛頓力學(xué)體系的理論指導(dǎo)下，大大地促進了技術(shù)創(chuàng)新活動,，促成了十八世紀下半葉開始的第一次工業(yè)革命,，其創(chuàng)新發(fā)明的代表作就是瓦特發(fā)明的蒸汽機，這是人類器官的一次飛躍性延伸,，它力大無比,，顯得龐大粗壯,，還有一定的自動控制能力，對當(dāng)時的人來說,，是非常不錯的玩意兒,，但對現(xiàn)代人來說是一個傻大黑粗又愚笨的家伙。人們一直在不斷的追求輕,、小,、簡、廉,，現(xiàn)在即更追求更快,、更省、智能化,、環(huán)境友好,、可持續(xù)發(fā)展。人類自古以來,，創(chuàng)新思路和方法基本上都是由大到小,，由粗到精，從石器時代-青銅器時代-鐵器時代-大機器生產(chǎn)時代-現(xiàn)在,，概莫能外,。我們祖先為了得到石器，需要一塊大石頭把它打小,，然后再磨礪成可用的石器,，這是由大到小的過程。我們現(xiàn)在用的機器制造也這樣,，開礦山-冶煉-金屬材料-機器另部件-機器,，也是由大到小的過程。在這個過程中存在著大量的人類勞動和資源的浪費,，造成了環(huán)境危機。單純由大到?。╰op down）的創(chuàng)新思維和方法已經(jīng)面臨挑戰(zhàn),，納米科學(xué)技術(shù)的研究方法（approaches），即提出了全新的創(chuàng)新思維和方法,，這里有兩種方法：第一是繼續(xù)沿著古已有之的'由大到小'（top down）思路和方法干下去,，不過這里的'小'可不是原有意義上的毫米、微米的小,，而是在納米尺度（0.1-100nm）上的小,，在這么'小'的地方出現(xiàn)的景觀同傳統(tǒng)意義上的毫米、微米尺度上的出現(xiàn)的景象根本不同,，在這里真正的發(fā)生了量子力學(xué)上的波粒二像性?，F(xiàn)在用這種方法（top down）,，可以在宏觀塊體材料（如半導(dǎo)體）上利用機械和蝕刻技術(shù)制造納米尺度結(jié)構(gòu)。納米材料的制備的種種方法,，還是這一方法,。估計二十一世紀的前半葉，甚至更長時間,，這種方法還起到支柱作用,。但是它創(chuàng)造的文明會是非常輝煌的。第二種方法,，就是實現(xiàn)量子物理學(xué)界的奇才費曼所預(yù)言的那樣'物理學(xué)的規(guī)律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性',。即'由小到大'（bottom up）的方法，人們按需要用一個個原子或一個個分子組裝創(chuàng)造出有機和無機物品,。這方面的創(chuàng)新工作已取得一些成果,，見諸報端的不少，但離真正的實用還要走很長的路,。 1.3從技術(shù)的通用程度來看,，納米科學(xué)技術(shù)既是高新技術(shù)的通用性技術(shù)，也是各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的通用性基礎(chǔ)性技術(shù),。 1.3.1信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向 以信息技術(shù)（產(chǎn)業(yè)）為例,，它的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)。這個產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)是微米技術(shù),，它的技術(shù)創(chuàng)新歷程一直曾循著摩爾定律,。這個定律是1965年戈登.摩爾（Gorden.Moore）提出來的，他指出集成電路里晶體管數(shù)量每18個月翻一番,。26年來,，現(xiàn)實與摩爾定律非常一致。這是在微米尺度上的定律,，科學(xué)界普遍認為0.05微米（50mm）是現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝的極限,，Intel公司的最新工藝是0.13um（130納米），估計將在10-15年內(nèi)達到它的極限,。要是繼續(xù)用微米技術(shù),，就很難再前進了，即使能夠逼近它的極限,，但這就意味著要花近百億美元,，甚至數(shù)百億美元，在經(jīng)濟上是極其不劃算的,。因此,，半導(dǎo)體工藝要走出它的死胡同，非得另謀出路不可,。如果借用量子力學(xué)上的'隧道效應(yīng)'一詞作比喻,，那么我們就得在臨近胡同底的時候,，開始挖掘一條'隧道'出去，利用量子力學(xué)波動的隧道效應(yīng)開辟新的天地,。這個新天地就是納米技術(shù),。所幸的是，新途徑已經(jīng)初露端倪,。1998年,，IBM公司與日本NEC公司合作，在實驗室里用一根半導(dǎo)體性的碳納米管制成了場效應(yīng)晶體管,。該晶體管的襯底為硅,，并作為柵極，源極和漏極是用金作的,，研究人員用原子力顯微鏡（AFM,，Atomic Force Microscope）在三個電極間放置了一根碳納米管就成了場效應(yīng)晶體管。這只場效應(yīng)晶體管的性能不錯,，當(dāng)柵電壓變動時,，源極與漏極之間的電導(dǎo)變化10 萬倍，是一個說的過去的電子開關(guān),。在這之后,，其他研究單位也紛紛制得在原理或結(jié)構(gòu)上有所不同的晶體管。 最近又傳來好消息,。今年（2001年）8月,，IBM又宣布使用碳納米管制成了輸入為'0'時，輸出為'1'的'非門器件',。他們在研究過程中,，找到了兩項關(guān)鍵工藝原型。我們知道,，非門器件是由一個P-型和一個N-型晶體管拼成的,，但是碳納米管都是P-型半導(dǎo)體。IBM的研究人員想了很多辦法,，想制得N-型的碳納米管,，最后他們發(fā)現(xiàn)，其實只要在真空中將P-型碳納米管加熱,，就能將其變?yōu)镹-型。他們進一步發(fā)現(xiàn),，如果只加熱碳納米管的一端,，這一端就變成N-型，而未加熱的一端仍為P-型,。這就是說,，找到了使一根碳納米管就能構(gòu)成一個非門器件的關(guān)鍵工藝方法,。有了這樣一根碳納米管，用原子力顯微鏡（AFM）將它放到事先做好的基底上,，就制成了一個非門器件,。解決了P-型變N-型問題以后，還存在一個問題：金屬性和半導(dǎo)體性的碳納米管是混合在一起的,。如何用簡單的方法將兩者分開,，就成為用碳納米管工業(yè)化生產(chǎn)碳納米器件必須解決的另一個難題。IBM公司的研究人員,，將金屬性和半導(dǎo)體性二性混合的碳納米管放在硅片上,，再在碳納米管層上面印上金屬電極，并將硅片當(dāng)作另一個電極,。在兩極間加上電壓,，使半導(dǎo)體性碳納米管處于'關(guān)斷'狀態(tài)，金屬性碳納米管由于電流過大氧化燒毀,，剩下的就是純凈的半導(dǎo)體性碳納米管,。這有可能成為大量制備半導(dǎo)體性碳納米管的工藝原型。從這里,，我們可以看到納米技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，或者說在信息技術(shù)（產(chǎn)業(yè)）的光輝前程。 1.3.2納米技術(shù)是生物技術(shù)的基礎(chǔ)性技術(shù)之一 大千世界最奇妙,、最復(fù)雜的莫過于有機物生命體的生物世界了,。從原子和分子的角度看，又是那么簡單,，這些生靈不過是由碳,、氫、氧,、氮,、鈣、磷,、硅,、硫、鐵,、鈉,，再加上一些微量元素所組成，而且它的生,、老,、病、死、遺傳,、變異都是在溫和的自然條件下靜悄悄地進行的,，用不著高溫、高壓,、高真空……等等的苛刻條件,。生物多樣性及其復(fù)雜性的來源，不是主要決定于組成它的原子和分子,，而是決定于這些原子和分子在納米尺度上的結(jié)構(gòu),，納米尺度上的生命運動規(guī)律。舉一個簡單的例子,。我們常吃的藕,，生長于池塘的淤泥中，但它露在水面上亭亭玉立的蓮花荷葉卻出污泥而不染,，美麗圣潔,。荷葉的基本化學(xué)成分是葉綠素、纖維素,、淀粉等多糖類的碳水化合物,，有豐富的羥基（-OH）、（-NH）等極性基團,，在自然環(huán)境中很容易吸附水分或污漬,。而荷葉葉面都具有極強的疏水性，灑在葉面上的水會自動聚集成水珠,，水珠的滾動把落在葉面上的塵土污泥粘吸滾出葉面,，使葉面始終保持干凈，這就是著名的'荷葉自潔效應(yīng)',。為什么會有這種'荷葉效應(yīng)',，用傳統(tǒng)的化學(xué)分子極性理論來解釋，不僅解釋不通,，恰恰是相反,。從機械學(xué)的光潔度（粗糙度）角度來解釋也不行，因為它的表面光潔度根本達不到機械學(xué)意義上的光潔度（粗糙度）,，用手觸摸就可以感到它的粗糙程度,。經(jīng)過兩位德國科學(xué)家的長期觀察研究，即上世紀九十年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙,。原來在荷葉葉面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級的超微結(jié)構(gòu),。（讀者有興趣，可參見附錄）,。在超高分辨率顯微鏡下可以清晰看到,，在荷葉葉面上布滿著一個挨一個隆起的'小山包',，它上面長滿絨毛，在'山包'頂又長出一個饅頭狀的'碉堡'凸頂,。因此，在'山包'間的凹陷部份充滿著空氣,，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄,，只有納米級厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠大于這種結(jié)構(gòu)的灰塵,、雨水等降落在葉面上后,，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上'山包'的凸頂形成幾個點接觸,。雨點在自身的表面張力作用下形成球狀,，水球在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面,，這就是'荷葉效應(yīng)'能自潔葉面的奧妙所在,。研究表明，這種具有自潔效應(yīng)的表面超微納米結(jié)構(gòu)形貌,，不僅存在于荷葉中,，也普遍存在于其它植物中。某些動物的皮毛中也存在這種結(jié)構(gòu),。其實植物葉面的這種復(fù)雜的超微納米結(jié)構(gòu),，不僅有利于自潔，還有利于防止對大量漂浮在大氣中的各種有害的細菌和真菌對植物的侵害,。另外,，更重要的是，為了提高葉面吸收陽光的效率,，進而提高葉面葉綠體的光合作用,。這種自然界的造化，是生物界經(jīng)過億年的適應(yīng)性和變異性的自然選擇,、遺傳進化而來的,。我們的科學(xué)家從事納米科學(xué)技術(shù)的研究的靈感，很大的成份上來源于對這種自然造化的感應(yīng)和啟發(fā),。生物學(xué)有其自身的宏觀規(guī)律,，生物技術(shù)需要對這些規(guī)律的深層次的研究，現(xiàn)在已經(jīng)深入到細胞質(zhì),、DNA,、基因片段、蛋白質(zhì),，這些構(gòu)成生命體的基本單元層次,。這些基本單元的尺度大多在微米級或以下，其中基因片段、蛋白質(zhì)即在納米級,。對這么小的生命體基本單元的觀察,、研究、裁減,、拼接,、轉(zhuǎn)移，就需要納米技術(shù)的參與,。納米科技同生物技術(shù),、醫(yī)藥學(xué)的交叉互相滲透，已形成納米生物學(xué)（Nanobiology）,納米醫(yī)藥學(xué)（Nanopharmics）,。這已經(jīng)成為納米科學(xué)技術(shù)工程應(yīng)用的熱點領(lǐng)域,。專家們普遍看好這兩個領(lǐng)域，認為納米技術(shù)很可能在這里先挖出'金礦'來,。 1.3.3納米技術(shù)和納米材料是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級換代的得力助手 對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)來說,，企業(yè)要在劇烈的市場競爭中立于不敗之地，無非是采取兩種方法：首先,，對于老產(chǎn)品就要不斷提高其性能價格比,，占據(jù)有利的競爭優(yōu)勢，獲得盡量多的市場份額,；第二是不斷創(chuàng)新,，以新技術(shù)開發(fā)出新產(chǎn)品，引領(lǐng)市場潮流,，開辟出按技術(shù)推動型的新市場,。納米技術(shù)和納米材料及其應(yīng)用正具有上述兩方面的稟賦優(yōu)勢。這種稟賦優(yōu)勢是來源于納米材料的小尺寸效應(yīng),、表面效應(yīng),、量子尺寸效應(yīng)。在工程技術(shù)上采取各種技術(shù)措施手段,，充分發(fā)揮這些效應(yīng)在宏觀對象上予以體現(xiàn),，就可以在源頭上把握傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)各種產(chǎn)品和工藝技術(shù)的創(chuàng)新升級。從而提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)品的性能價格比,，或以全新的技術(shù)開發(fā)出全新的產(chǎn)品,，實現(xiàn)技術(shù)推動市場。迄今為止,，大量事實已表明,，納米技術(shù)在這兩個方面都有很好的實際表現(xiàn)和巨大的潛力。這里不再一一列舉例證,，詳情后述,。 2.國內(nèi)外納米技術(shù)和納米材料開發(fā)及應(yīng)用概況 2.1納米技術(shù)的國際競爭態(tài)勢 納米技術(shù)經(jīng)過上個世紀八十年代的理論和實踐的大量準(zhǔn)備,，到九十年代得到很快的發(fā)展。到世紀之交,，2000年1月21日美國總統(tǒng)克林頓向國會提出'國家納米技術(shù)倡議'（NNI-National Nanotechnology Initiative）以后,，很快在世界上掀起納米技術(shù)的熱潮。盡管這個熱潮沒有像'.com'網(wǎng)絡(luò)熱那樣形成狂潮,，但它受到科學(xué)技術(shù)界,、企業(yè)界和各國政府的高度重視。各國政府根據(jù)自身的國情制訂相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃,，加大財政撥款投資，設(shè)立專職協(xié)調(diào)機構(gòu),，設(shè)立各項或?qū)ｍ椨媱澤暾堉贫?，鼓勵大企業(yè)投資納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，鼓勵開展國際合作,，建立各種開放式研究機構(gòu),，對一般性應(yīng)用項目放開競爭，鼓勵擁有專項納米技術(shù)的專家創(chuàng)建小型企業(yè)為社會提供自身專長的產(chǎn)品和服務(wù)等等,。 2.1.1美國 美國政府為了保持其納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域在世界上的強勢地位,，于2000年初由克林頓總統(tǒng)向美國國會提出'國家納米技術(shù)倡議'（NNI），全面部署納米技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃,。并提請國會審議通過納米技術(shù)2001年度專項財政撥款4.95億美元的請求,。美國'國家納米技術(shù)倡議'（NNI）是經(jīng)過長期醞釀提出來的。NNI的始作俑者是美國國家科學(xué)基金會（NSF,，National Science Foundation）的資深顧問米哈依爾 C. 洛克（Mihail C . Roco）,。他在1999年3月白宮科學(xué)技術(shù)政策咨詢會議（White House Office of Science & Technology Policy-OSTP）例會上呈遞的報告中首先提出了NNI的雛形。以后,，是年八月白宮科技政策咨詢會（OSTP）成員單位國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC,，National Science & Technology Council）下，設(shè)置了臨時性的辦事機構(gòu)--納米科學(xué)工程及技術(shù)協(xié)調(diào)工作組（Interagency Working Group on Nanoscience Engineering &Technology）,由洛克任組長,。在洛克的親自主持下,，制訂了兩個配套文件：其一為'納米結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)'（Nanostructure Science &Technology）;其二為'納米技術(shù)研究指南'（Nanotechnology Research Directions）。這兩個文件作為'國家納米技術(shù)倡議'（NNI）的兩個附件,，形成藍皮書,，呈報聯(lián)邦政府，這是美國總統(tǒng)克林頓于2000年初向國會提出的'國家納米技術(shù)倡議'的大致過程,。NNI向世界公布后,，（網(wǎng)址：http://www.）,美國政府為加大推進納米技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃的實施力度，2000年7月份公布了實施計劃（implementation plan）,同時,，國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）下設(shè)的臨時辦事機構(gòu)--納米科學(xué)工程及技術(shù)協(xié)調(diào)工作組變?yōu)槌ＴO(shè)機構(gòu),，并晉格為'納米科學(xué)工程及技術(shù)分會'（Subcommittee on Nanoscale Science ,Engineering & Technology）,具體負責(zé)聯(lián)邦政府下屬各部門之間有關(guān)納米技術(shù)研究項目的相關(guān)協(xié)調(diào)事項,。相當(dāng)于'國家納米技術(shù)倡議'計劃的執(zhí)行協(xié)調(diào)部門，由洛克任主管,。NNI計劃,，對美國來說是涉及政府部門最廣泛的一項科學(xué)技術(shù)計劃，由于這項戰(zhàn)略計劃的實施,，促使美國政府研發(fā)（R&D）管理體制作了重大調(diào)整,。用美國白宮科技政策咨詢會（OSTP）納米技術(shù)管委會總監(jiān)鄧康 T.摩爾（Duncan T. Moore）的話說，在'部際研發(fā)（R&D）管理上扯皮的一些老問題已經(jīng)解決,。'解決的辦法是實行'大聯(lián)合'（Grand coalition）,，把美國八個最大的負有相應(yīng)研發(fā)（R&D）管理職能的部門：國家科學(xué)技術(shù)基金會(NSF)、國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)學(xué)會（NIST,，National Institute Standard & Technology）,、國家衛(wèi)生學(xué)會(NIH,National Institutes of Health)、國防部(DOD,Department of Defense),、能源部(DOE,Department of Energy),、國家宇航局(NASA)、環(huán)境保護局(EPA,Environmental Protection Agency),、農(nóng)業(yè)部(DOA,Department of Agriculture)和美國司法部,，再加上國務(wù)院（以觀察員身份參加）等十大部門統(tǒng)統(tǒng)作為國家科學(xué)技術(shù)委員會(NSTC)組織實施NNI的分會成員單位。 NNI是一項內(nèi)容極其豐富而龐大的計劃,，主要有以下幾個特點： · 研發(fā)項目內(nèi)容涉及范圍廣· 納米材料及制備,、納米電子學(xué)、醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生,、環(huán)境與能源,、化學(xué)與制藥業(yè)、生物技術(shù)與農(nóng)業(yè),、計算機與信息技術(shù),、國家安全等。 · 建立全國性的協(xié)調(diào)工作體制· NNI是以總統(tǒng)名義向國會提出的戰(zhàn)略性科技規(guī)劃,，所以它的組織實施過程中,，負責(zé)總協(xié)調(diào)的角色就落到總統(tǒng)白宮科學(xué)技術(shù)政策咨詢會（OSTP）的成員單位國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）肩上。NSTC為了把NNI能夠具體落實到實處,，在NSTC下專設(shè)了納米技術(shù)工程與技術(shù)分會,，作為各部納米技術(shù)計劃總協(xié)調(diào)的常設(shè)辦事機構(gòu)，其負責(zé)人就是NNI起草者洛克,。NNI涵蓋了美國十個主要部門,，可見其重要性，這在美國歷史上是罕見的,，可能只有第二次世界大戰(zhàn)時期的'曼哈頓原子彈計劃'和七十年代的'阿波羅登月計劃'可以比擬,?？墒悄莾蓚€計劃是短暫性的具體工程計劃，這一次是長期性的戰(zhàn)略計劃,，具有動態(tài)的不可預(yù)見性,。具體的協(xié)調(diào)工作機制目前還不太清楚，但有一點是肯定的,，新建立起來的協(xié)調(diào)體制的權(quán)威性已為科學(xué)院,、私營企業(yè)、各級國立實驗室,、各級政府基金會,，以及各種權(quán)威性的科學(xué)和工程協(xié)會組織的廣泛認可。 · 開放性,、共享性,、靈活性· 這既體現(xiàn)了美國的傳統(tǒng)特點，也符合納米科學(xué)技術(shù)發(fā)展的客觀要求,。因為納米技術(shù)研究是原創(chuàng)性研究，其具體的商業(yè)價值具有無確定性,，僅是提供某種創(chuàng)造商業(yè)價值機會,，所以這里沒有太多的商業(yè)秘密。真正要創(chuàng)造出商業(yè)利益,，還要進行創(chuàng)業(yè)冒險,。所以在NNI中充分體現(xiàn)它的開放性、共享性和靈活性,。 · 開放性--在互聯(lián)網(wǎng)上建立NNI網(wǎng)站,，向公眾開放。開放是為了讓納稅人知道NNI是什么,；開放也是為讓更多關(guān)心支持納米技術(shù)的人或有疑惑者和有異議者了解NNI的項目內(nèi)容及其實施情況,；開放，更為了那些從事納米技術(shù)研究工作的人士,，如何從NNI中獲得幫助和支持,，爭取到更多的發(fā)展機會；開放還使美國吸引更多的人才,。 ·共享性--信息共享,、基礎(chǔ)設(shè)施共享、專用基礎(chǔ)測試儀器（state-of-the-art）共享是NNI提出的重要原則,，也得到了十個成員單位及其下屬的綜合性或?qū)I(yè)性研究所,、實驗室以及高等學(xué)校的廣泛支持，他們紛紛打出這張牌以便招募人才和科學(xué)研究項目,，NNI鼓勵的研究網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)運而生,。開放性和共享性大大促進了納米技術(shù)人才和資源的有效流動和高效組合及利用,，有利于多出成果，出好成果,。 · 靈活性--研究形式和組合多樣,，既有重大的項目，也有小型項目,，既支持大型團隊式研究項目,，也鼓勵幫助扶持個人專項確有專長的項目；在項目計劃管理上富有彈性,，不受截止時間限制（sunset）,，只要有好項目隨時申請隨時審批，隨時調(diào)動資金予以支持,。 ·重視納米技術(shù)可能引發(fā)的倫理,、法律和社會影響問題· NNI很重要的特色是把納米技術(shù)可能會引發(fā)出的種種社會問題納入研究計劃。把所涉及的道德倫理,、相關(guān)法律,、對社會發(fā)展可能產(chǎn)生的影響以及相關(guān)的宣傳教育培訓(xùn)等等社會科學(xué)和人文學(xué)科方面的研究課題與具體的納米科技研究課題同等對待，一樣給予立項,，給予經(jīng)費資助,。為了做好這方面的工作，在國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）下設(shè)立了一個新的機構(gòu)--納米科學(xué)技術(shù)社會影響工作辦公室（WSINN--Workshop on Societal Implications of Nanoscience &Nanotechnology）,。就這樣,，在NNI中包容了對納米科學(xué)與技術(shù)的人文關(guān)懷機制，體現(xiàn)了它的高屋建瓴氣勢,，未雨綢繆的審慎態(tài)度,。這在美國科技發(fā)展史上是前所未有的。 考察美國納米技術(shù)研發(fā)的總體印象,，概括起來這么幾條： ⑴作為政府行為的NNI計劃,，主要側(cè)重于戰(zhàn)略性、長期性,、基礎(chǔ)性和社會性,，因此，研究范圍廣泛,，參與的政府部門,、研究所、大學(xué)為數(shù)眾多,，實力雄厚,，經(jīng)費充足，總體上處于世界領(lǐng)先水平,。尤其在納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和納米結(jié)構(gòu)的各超微器件,，如量子型電子器件,，超微結(jié)構(gòu)的生物傳感器，生物芯片技術(shù),，微機電系統(tǒng),，納米探針等都有世界領(lǐng)先的出色表現(xiàn)。 ⑵在納米材料方面,，雖然研究開發(fā)單位和企業(yè)很多,，但還沒有具備工業(yè)化批量生產(chǎn)的大型生產(chǎn)裝置。根據(jù)美國比較權(quán)威的雜志《化學(xué)與工程新聞》2000年8月綜合調(diào)研分析,，原因有：其一,，是納米材料在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用還沒有得到重大的突破；其二,，是納米材料還沒有為廣大潛在應(yīng)用廠商所認識,，價格也太高。現(xiàn)在基本上停留在納米材料供應(yīng)商,，在尋求用戶廠商合作階段,。 ⑶在納米材料應(yīng)用方面完全是市場化的。從報道情況來看,，主要集中在電子信息,、生物工程、醫(yī)學(xué),、醫(yī)藥、航空航天,、國防等高新尖端領(lǐng)域,，并取得一些驕人的成果。但在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用,，引人注目的成果不多,。雖然這方面的公司不少，但多數(shù)是初創(chuàng)不久的小公司,，沒有什么經(jīng)濟實力,，多數(shù)處在聯(lián)系客戶建立合作伙伴的創(chuàng)業(yè)階段，也有比較好的小公司,，或者產(chǎn)品前景比較好,，或因有比較強的研發(fā)隊伍，被大公司看上被兼并收購的,，但案例不多,。值得注意的是，大公司在納米材料應(yīng)用開發(fā)方面的信息披露不多,，據(jù)《化學(xué)與工程新聞》雜志評論家看法,，大多數(shù)大公司都從事納米材料應(yīng)用方面的研發(fā),，有的從國家高科技計劃方面獲得不少資助，但總體上沒有什么大的動作,，多數(shù)大公司都采取靜觀其變,、適時介入的態(tài)度。根據(jù)美國市場分析專家稱：'再過幾年,，一當(dāng)納米材料領(lǐng)域在市場上形成明顯的氣候,，那些大制造廠商會及時注入資金，老牌的大公司會很快地介入這個領(lǐng)域參與競爭,，推動成本下降,，到那時才會真正確立納米主流市場的地位。' 2.1.2日本 七十年代開始,，日本就非常重視微米技術(shù),，當(dāng)時日本政府就將其定為戰(zhàn)略技術(shù)，并且很快實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù),，對美國構(gòu)成強勁的競爭優(yōu)勢,。在微米技術(shù)取得巨大成功的基礎(chǔ)上，一些大公司,、大學(xué)和研究所進一步深入到納米技術(shù)的探索,，他們很快就發(fā)現(xiàn)碳的納米結(jié)構(gòu)。1991年,，日本NEC公司基礎(chǔ)研究實驗室的飯島教授首次發(fā)現(xiàn)了碳納米管,。'納米'作為長度單位，最早把它用在工程技術(shù)上的是日本,。70年代開始,，日本工程技術(shù)界，特別是機械工程和精密儀器界,，為推動微米加工技術(shù)的發(fā)展,，在各種刊物上連篇累牘地發(fā)表微米技術(shù)方面的文章。1974年底,，'納米'概念開始出現(xiàn)在文章中,。因此，在日本有一種習(xí)慣性,，很自然地把'納米技術(shù)'看成是微米技術(shù)的自然延伸,，'納米技術(shù)'經(jīng)常用于描述作為未來電子和計算機技術(shù)基礎(chǔ)的半導(dǎo)體上的納米結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的納米級測量儀器的研發(fā)。這也很符合他們重視工程技術(shù)研究的傳統(tǒng),。目前,，納米技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費主要來自于大公司和大財團以及政府部門的資助，中小企業(yè)的作用很小。給納米技術(shù)予以資助的政府部門,，主要是通商產(chǎn)業(yè)省,、科技廳和文部省。 · 日本科學(xué)技術(shù)廳 它是日本政府納米技術(shù)研究計劃的最早推動者,。1981年該廳組織實施'先進技術(shù)的探索計劃'（ERATO）,，該計劃始終受到世界各國的關(guān)注。該計劃中涉及了許多有關(guān)納米技術(shù)方面的內(nèi)容,，這些方面的內(nèi)容隨著時間的推移,，不斷以新的計劃予以補充、充實,，形成了滾動發(fā)展的推進機制,。例如，關(guān)于量子效應(yīng)和納米結(jié)構(gòu)的量子波計劃（1988-1993年）,；有'原子工藝計劃'（1989-1994年）,，包含了用掃描隧道顯微鏡操縱單個原子；有'電子波前計劃'（1989-1994年）,，包括電子信息技術(shù),，在超導(dǎo)薄膜中的磁通量子化（fluxones）的運動規(guī)律；量子波動計劃（1993-1998年）,，包括非確定性原理,、量子非破壞性測量、單電子控制等,。另外,，日本科技廳還設(shè)立一些單項匹配資助計劃，如Yoshimura的'π-電子計劃'（Pi-electron Project,1991-1996）;Woyori的'分子催化劑計劃'（1991-1996）,；Shinkai的'化學(xué)標(biāo)識計劃'（Chemirecognics Project,1990-1995）;Nagayama的'蛋白質(zhì)列陣計劃'（Protein Array Project,1990-1995）等,。 · 日本通產(chǎn)省 通產(chǎn)省與科技廳的計劃項目有所不同，側(cè)重于中長期具有戰(zhàn)略意義的工程化研究開發(fā),，一般為期10年,，相同的是,，視項目進展情況,，適時調(diào)整滾動計劃。上世紀九十年代開始,，該省制訂有耗資1.85億美元的'原子技術(shù)計劃'（1991-2001年）,；投資4000萬美元的'量子功能器件計劃'（1991-2001年）；還有引人注目的'最終操縱分子的研究開發(fā)計劃'（Research and Development of Ultimate Manipulation of Molecules-RDUMM,，1991-2001）,，該計劃總投資250億日元，其中約有1.67億美元用于開發(fā)納米機器人（MENS）。 通產(chǎn)省要達到的目的是,，通過政策性的計劃引導(dǎo),，用少量的財政撥款資助，調(diào)動大企業(yè),、大學(xué)和研究所的資金,、科研設(shè)施設(shè)備、人才,、信息等等資源集中投入,，爭取在中長期內(nèi)獲得工業(yè)技術(shù)方面的戰(zhàn)略強勢。為此,，該省就納米技術(shù)的研發(fā)制訂了政府,、產(chǎn)、學(xué),、研全面協(xié)作的相關(guān)政策,。其政策的主旨是將日本企業(yè)和研究機構(gòu)把力量集中在加工工藝和制造方面。通過政策計劃導(dǎo)向,，目標(biāo)是能吸引日本企業(yè)1000億日元用于納米技術(shù)的研究和開發(fā),。目前，參加的大企業(yè)有富士,、日立,、索尼、NEC,、三菱,、東芝等，國外也有若干公司參與,，如美國的IBM公司,，德克薩斯儀器公司等。 · 日本納米技術(shù)的研究重點 基礎(chǔ)理論性研究重點,，在'原子技術(shù)計劃'中得到了充分體體現(xiàn),。利用分子探針技術(shù)測量的控制原子水平上的結(jié)構(gòu)；利用電子束技術(shù)觀測并形成原子尺度結(jié)構(gòu)的技術(shù),；觀測并操縱有機分子結(jié)構(gòu),；研究新型電子材料和同原子技術(shù)相關(guān)的物理學(xué)；研究原子和分子加工的理論方法,。在技術(shù)科學(xué)方面,，日本通產(chǎn)省認為應(yīng)當(dāng)推動'兩個未來技術(shù)'的研究，其一是納米微機械,，其二是納米生物技術(shù),。從加工技術(shù)路線角度來看,，日本認為'從大到小'（Top down）和'從小到大'（bottom up）都要搞，目前即以'從大到小'為主,，主攻納米無機物方面,。直到目前為止，'從大到小'的項目,，以開發(fā)創(chuàng)造介觀器件和量子效應(yīng)器件等半導(dǎo)體為代表,，如量子阱、量子線,、量子點等量子效應(yīng)器件,，現(xiàn)在正逐漸轉(zhuǎn)向'從小到大'，主攻方向是生物技術(shù),。 2.1.3歐洲諸國 歐洲已經(jīng)實現(xiàn)統(tǒng)一,，在納米技術(shù)方面，既有統(tǒng)一合作的泛歐計劃,，又有充分發(fā)揮各自主權(quán)國家作用的重點計劃,。 · 歐盟的泛歐'尤利卡'計劃 在早先著名的尤利卡（EUREKA）計劃中，就包含有有關(guān)的納米技術(shù)計劃-EURIMUS 計劃,，由于尤利卡計劃是一項泛歐計劃,，它既要向歐盟各國開放，又要向承擔(dān)具體項目的當(dāng)事單位（企業(yè),、院校等）提供資助性服務(wù),。一般當(dāng)事者必須要有兩個國家以上的相應(yīng)單位。因此,，尤利卡計劃內(nèi)關(guān)于納米技術(shù)計劃（EURIMUS）的投資方向,，除對具體項目財政資助外，很重要的方面是建立公共合作研發(fā)體系,。該計劃是從1998年開始實施的五年計劃,，根據(jù)計劃要求，由歐盟出資建立'促進NEXUS杰出中心網(wǎng)絡(luò)',，其主旨是推動歐盟在新的微系統(tǒng)技術(shù)方面的研發(fā)及其應(yīng)用,，加速其商業(yè)化進程，為歐盟在微系統(tǒng)技術(shù)方面爭得一席之地,。第一階段為期兩年,，預(yù)算為1.5億歐元。 由EURIMUS推薦的項目必須是參與國產(chǎn)業(yè)界共同感興趣的項目,，這就充分發(fā)揮了歐盟,、參與國及企業(yè)界三方的積極性,。具體項目計劃甚多,，試舉一二：如有'基于電子器件的納米粒子的生物分子驅(qū)動組裝（BIOAND）'計劃；'由小到大的納米機械（Bottom-up Nanomachine BUN）'計劃；'混合分子/電子的視網(wǎng)膜皮層元素的設(shè)計與構(gòu)建（CORTEX）'計劃,；'基于DNA的電子學(xué)'計劃,；'蒙娜麗莎'計劃；'并行電子束納米光刻微槍列陣（NANOLITH）'計劃 ,；'NANOMASS'計劃,；'納米生物技術(shù)與醫(yī)藥學(xué)（NANOMED）'計劃；'NANOMEM'計劃,；'納米分子電子器件的制造與模型（NANOMOL）'計劃,；'納米技術(shù)計算機輔助設(shè)計（NANOTCAD）'計劃等等，其內(nèi)容廣泛可見一斑,。 · 德國 德國于1991-2000年實施了教育與研究部（BMBF）的計劃,，政府每年投資于微系統(tǒng)6千萬美元，在1994-1999年間增加了9000萬美元,，用于微系統(tǒng)中的納米技術(shù)的研究,。1994年-1997年，BMBF共資助了134個項目,，參加的機構(gòu)有726個,，其中不乏有大企業(yè)和大學(xué)的參與。目前估計有近100所大學(xué)和160家公司參與微系統(tǒng)的研發(fā)和商業(yè)化開發(fā),。其中處于世界領(lǐng)先的領(lǐng)域有：微機電系統(tǒng)（MEMS）在自動化,、醫(yī)學(xué)、環(huán)境,、通訊,、化學(xué)/醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用等。德國BMBF納米技術(shù)計劃的基本宗旨是實行'以產(chǎn)品為導(dǎo)向的技術(shù)開發(fā)',，其目的是實現(xiàn)商業(yè)化,，主要有下列幾個方面：超級薄膜；新型納米結(jié)構(gòu),；超精細表面制圖,；納米結(jié)構(gòu)分析（儀器）；納米材料與分子結(jié)構(gòu)（器件）等,。 · 法國 法國實施的是國家微科學(xué)技術(shù)計劃（1993-2000年）,，財政撥款每年約1.2億美元，受資助的項目有130項,。另外,，還有同歐盟技術(shù)信息計劃掛鉤，并獲得相應(yīng)資助的約100家法國公司,，25家法國大學(xué)院所,，均有納米技術(shù)研發(fā)項目,。特別值得關(guān)注的是，法國原子能委員會和格勒.諾貝爾國家綜合技術(shù)學(xué)院提出倡議,，提出建立法國微米納米技術(shù)園的建議,。該技術(shù)園，將由政府（地方政府）,、研究機構(gòu),、大學(xué)等多方籌集資金8億法郎，將于2005年建成,。該園的爭取目標(biāo)是,，將它建成為具有國際競爭力的微米納米技術(shù)研究及應(yīng)用中心，成為歐盟大型技術(shù)研究中心和知識轉(zhuǎn)化中心,。該園的主要研究開發(fā)對象有微系統(tǒng),、生物芯片、微型化醫(yī)療系統(tǒng),、大容量存儲器,、微型顯示器等高級先進器件，還有智能標(biāo)簽,、智能卡,、移動電話、汽車通信設(shè)備,、家用電器,、通信服務(wù)等相關(guān)的通信器件。 其他歐洲國家,，如英國,、荷蘭、瑞士,、瑞典,、丹麥都有自己的納米研發(fā)計劃。如英國的'納米技術(shù)聯(lián)系計劃',，在機械,、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域中都有相關(guān)的納米技術(shù)研究項目,。瑞士計劃在2000-2003年,，準(zhǔn)備投入130億瑞士法郎用于'探索知識'計劃。英國在納米生物醫(yī)學(xué)方面的研發(fā)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢,，如納米醫(yī)學(xué)與環(huán)境用傳感器,、納米診斷與分析器件、微型介入式器件等,。 2.2我國納米技術(shù)的基本態(tài)勢 2.2.1我國是納米科學(xué)技術(shù)研究較早的國家之一 在納米科技的發(fā)展初期,，我國的科學(xué)家已經(jīng)開始關(guān)注這方面的研究,。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森，早在五十年代在他的'物理力學(xué)'中,，就在理論上企圖把微觀世界同宏觀世界聯(lián)系起來，成為我國納米科學(xué)的理論先驅(qū)者之一,。在六十年代后期又以哲學(xué)家的深邃眼光提出了妙觀--微觀--介觀--宏觀--宇觀的思想,。到九十年代初，錢學(xué)森院士對八十年代以來納米科技進展情況的分析,，高瞻遠矚地指出'我認為納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu),，是下一個階段科學(xué)發(fā)展的重點，會是一次技術(shù)革命,，從而將是二十一世紀又一次產(chǎn)業(yè)革命,。'從1990年開始，我國就'納米科技的發(fā)展與對策',、'納米材料學(xué)',、'掃描探針顯微學(xué)'、'微米/納米技術(shù)'等方面,，召開了數(shù)十個全國性的會議,。1993年，中國科學(xué)院還在北京主持承辦了第七屆國際掃描隧道顯微學(xué)會議（STM'93）和第四屆國際納米科技會議（Nano IV）,。這些國內(nèi)和國際會議的舉辦,，為我國納米科技的發(fā)展和國內(nèi)學(xué)術(shù)交流與合作，起到了積極推動作用,。我國政府有關(guān)科技管理部門也較早地認識到納米科技的重要性,，并于積極地推動和財政支持。中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委員會,，從八十年代中期開始,，就支持掃描探針顯微鏡（SPM）的研制及其在納米尺度上科學(xué)問題的研究（1987--1995）。國家科委出臺的'攀登計劃'（1990--1999）中,，就有納米科技項目,，并給予連續(xù)10年的專項支持。1999年,，國家科技部又制定了'國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃'（'973'計劃）其中安排了'納米材料與納米結(jié)構(gòu)'項目,，對納米碳管等納米材料的基礎(chǔ)研究繼續(xù)給予大力支持。在國家'863'高技術(shù)計劃中,，也列有不少納米材料的應(yīng)用研究項目,。中國科學(xué)院無疑是先行者，為開創(chuàng)我國的納米科技研究事業(yè)作出了重大貢獻,。納米科技是多學(xué)科綜合的新興交叉學(xué)科,，在多學(xué)科的綜合集成方面,，中科院、北京大學(xué),、清華大學(xué),、復(fù)旦大學(xué)等著名院校都有不俗的表現(xiàn)，為世界所矚目,。 2.2.2基礎(chǔ)研究績效顯著 我國是大國,，同先進國家比又是一個窮國，我們在基礎(chǔ)研究方面的投資一直是很少的,。例如：美國'國家納米技術(shù)倡議'（NNI）計劃,。2001財政年度國家財政撥款就高達4.49億美元，日本的'量子功能器件計劃'（1991-2001）就投資4000萬美元,。而我們在過去10年間,，國家對納米科技計劃的累計投入大約為700萬美元，其投資差距可見一斑,。我們的納米科學(xué)家們就在這么一點家底的基礎(chǔ),，憑著我們聰明才智和勤勞，艱苦奮斗創(chuàng)造出令世界矚目的業(yè)績,。從近期美國《科學(xué)引文索引》核心期刊發(fā)表論文數(shù)看,，中國納米科技論文總數(shù)位居世界前列。例如,，納米碳管方面的學(xué)術(shù)論文數(shù)位居美國,、日本之后列世界第三。在具體科學(xué)成果方面,，處在世界領(lǐng)先地位的也不乏其例?，F(xiàn)舉一二以作佐證。 2.2.2.1納米材料研究 · 在納米碳管研究制備方面· 自1991年日本科學(xué)家飯島發(fā)現(xiàn)碳納米管以來,，它的研究和制備就成為世界納米科學(xué)家的研究熱點問題,。這是因為納米碳管有其獨特的結(jié)構(gòu)和奇特的物理,、化學(xué)特性，有著非常廣泛的應(yīng)用前景，它自然成為納米科學(xué)家關(guān)注的焦點,。碳納米管是由石墨中的碳原子卷曲而成的管狀材料,，管的直經(jīng)一般為幾納米到幾十納米,，目前最小值已達到0.33nm,。由于碳納米管的直徑只有納米級，而其軸向長度為微米級,，所以長徑比在103以上,。因此在碳納米管制備過程中一直存在著碳管混亂取向，互相糾纏成束等問題，中科院物理所解思深教授領(lǐng)導(dǎo)科研小組,，1996年在國際上首先發(fā)明了控制多層碳管直徑和取向的模板生長方法,，制備出離散分布、高密度和高強度的定向碳納米管,，順利地解決了上述難題,。1998年合成了世界上最長的納米碳管，其長度達到3mm,，高出當(dāng)時長度的百倍,。世界最細的納米碳管在2000年先后被我國科學(xué)家制造出來。先是物理所的同一小組合成出直徑為0.5nm的碳管,，接著香港科技大學(xué)物理系利用沸石作模板制備了最細單壁碳納米管（0.4nm）的陣列,，緊接著中科院物理研究員彭練矛（同時也在北京大學(xué)任職）在單壁碳納米管的電子顯微鏡研究中,，發(fā)現(xiàn)在電子束的轟擊下,，能夠生長出直徑為0.33nm的碳納米管。清華大學(xué)首次利用碳納米管作模板成功的制備出直徑為3~40mm長度達微米級的發(fā)光的氮化鎵納米棒,，在國際上首次把氮化鎵制備成一維的納米晶體,，并首次提出碳納米管限制反應(yīng)的概念。中科院固體物理所成功研究制出納米電纜,，有可能應(yīng)用于納米電子器件的連接,。中科院金屬研究所采用等離子電弧蒸發(fā)法成功地制備出高質(zhì)量的單壁碳納米管，并用其儲存氫,，質(zhì)量儲氫容量達到4%的高水平,。 · 在納米金屬，納米無機材料方面· 中科院金屬研究所的研究小組,，在世界上首次發(fā)現(xiàn)納米金屬的'奇異'性能--超塑延展性,，納米銅在常溫下可延伸50多倍而'不折不撓'，為世界所矚目,，被譽為'本領(lǐng)域（指納米技術(shù)）的一次突破,，它第一次向人們展示了無空隙納米材料是如何變形的'。中國科技大學(xué)的科學(xué)家用較低溫度條件的溶劑熱合成技術(shù),，發(fā)明了用苯熱法制備納米氮化鎵微晶的工藝,，首次在300℃左右制成粒徑只有30nm的氮化鎵微晶。該小組還采用非水熱合成制備金剛石粉體,，開辟了一條十分有經(jīng)濟價值的技術(shù)路線,。 · 在納米有機材料及高分子納米復(fù)合材料方面· 中國科學(xué)院化學(xué)所在高聚物插層復(fù)合，分子電子學(xué),、富勒烯化學(xué)及物理,，二元協(xié)同納米界面材料等方面取得了領(lǐng)世人矚目的業(yè)績，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),，有些已開始進入產(chǎn)業(yè)化開發(fā)階段,。如蒙脫土納米插層復(fù)合技術(shù)的轉(zhuǎn)移,，實現(xiàn)了納米聚烯烴、聚酰胺,、聚酯等工程塑料和橡膠的產(chǎn)業(yè)化,，正推動傳統(tǒng)聚合物產(chǎn)品的升級換代，使我國在納米聚合物領(lǐng)域在國際上保持領(lǐng)先地位,。國家'973' 納米領(lǐng)域首席科學(xué)家張立德研究員為此發(fā)表評論說：'納米塑料將是我國最有希望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的納米技術(shù)之一,。' 2.2.2.2納米器件研究 在量子電子器件的研究方面，我國科學(xué)家研究了室溫條件下單電子隧道效應(yīng),，單原子單電子隧道結(jié),，超高真空STM室溫庫侖阻塞效應(yīng)和高性能光電探測器以及原子夾層型量子器件。清華大學(xué)已研制出100nm級的MOS器件,，還研制出一系列硅微集成傳感器,、硅微麥克風(fēng)、硅微馬達,、集成微型泵等器件,，以及基于微米/納米三維加工的新技術(shù)與新方法的微系統(tǒng)。中科院半導(dǎo)體所研制了量子阱紅外探測器和半導(dǎo)體量子點激光器,，物理所已經(jīng)研制出可在室溫下工作的單電子原型器件,。西安交通大學(xué)制作了碳納米管場致發(fā)射顯示器樣機，已連續(xù)工作了3800小時,。在有機超高密度信息存儲器的基礎(chǔ)研究方面,，中科院北京真空物理實驗室、化學(xué)所和北京大學(xué)等單位的學(xué)者,，在有機單體薄膜NBPDA上作出點陣,，1997年，點徑為1.3nm,，1998年,，點徑為0.7nm，2000年,，又達0.6nm,，信息點直徑比國外報導(dǎo)的研究結(jié)果小了近一個數(shù)量級，是現(xiàn)已實用化的光盤信息存儲密度的近百萬倍,。北京大學(xué)采用雙組份復(fù)合材料（TEA/TCNQ）作為超高密度信息存儲器件材料,，得到信息點為8nm的大面積信息點陣（3um×3um）的優(yōu)異成就。復(fù)旦大學(xué)成功制備了高速高密度存儲器用雙穩(wěn)態(tài)薄膜,。并已經(jīng)初步選擇合成出幾種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的有機單分子材料,，可望作為有機納米集成電路的基礎(chǔ)材料。從我國納米器件研究的情況來，主要集中在研究基礎(chǔ)較好,，設(shè)備設(shè)施相對齊全的研究院所和高校,；如中科院有關(guān)研究所，北大,、清華,、復(fù)旦、南京大學(xué)等,。由于投資不足,，在硬件設(shè)施設(shè)備條件技術(shù)層次不高的情況下，能取得這些成績,，殊屬不易,。這些研究工作（Approaches）是'由大到小'（Top down）的工作，因此,，總體上來說我國在納米結(jié)構(gòu)體系上的研究同國外還有較大的差距,，特別在'由小到大'（bottom up）的研究工作有待實質(zhì)性的起動。 2.2.2.3納米結(jié)構(gòu)的檢測與表征 90年代開始,，中科院北京真空物理室和化學(xué)所運用STM進行了納米級及原子級的表面加工,，在晶體表面先后刻寫出'CAS',、'中國'和中國地圖等文字和圖案,。中科院化學(xué)所先后研制STM、AFM,、BEEM,、LT-STM、UHV-STM,、SNOM等專用于納米區(qū)域范圍表面的儀器設(shè)備,，并且有自己的知識產(chǎn)權(quán)。他們還開發(fā)了表面納米加工技術(shù),，為我國納米技術(shù)的研究起到了先導(dǎo)者和促進者的作用,，最近他們在單分子科學(xué)技術(shù)以及有機分子有序組裝方面有了很好的進展，并開始對分子器件進行探索性研究,。中國科技大學(xué)進行了硅表面富勒烯C60單分子狀態(tài)檢測,，為分子器件的研究制備提供了一些基本數(shù)據(jù)。北京大學(xué)自行研制VHU-SEM-STM-EELS聯(lián)用系統(tǒng)和LT-SNOM系統(tǒng),。建立了完整的近場光學(xué)顯微系統(tǒng)--近場光譜與常規(guī)光學(xué)聯(lián)用系統(tǒng),，并以此系統(tǒng)研究了癌細胞的結(jié)構(gòu)形貌?？傊?，在納米結(jié)構(gòu)的檢測與表面的基礎(chǔ)性研究開拓方面取得了可喜的成績，但同先進國家比總體上還有相當(dāng)大的差距。由于投資少,，硬件設(shè)備要求高,，這方面的研究還只能集中在少數(shù)幾個研究院所和大學(xué)。由于我國受制于研究工作條件的不足,，研究力量比較薄弱,，在納米結(jié)構(gòu)，特別是納米器件方面的研究工作,，只能算是剛起步,。國家正在考慮建立公用技術(shù)平臺，建立相應(yīng)的資源共享體制,，組織力量進行多學(xué)科攻關(guān),，突破納米結(jié)構(gòu)加工和納米器件的關(guān)鍵技術(shù)。 2.2.3納米材料的產(chǎn)業(yè)化 我國納米材料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面總體上處世界先進行列,，有不少產(chǎn)品的量產(chǎn)能力居世界領(lǐng)先地位,。 2.2.3.1納米材料產(chǎn)品線豐富，量產(chǎn)高 目前,，我國納米材料粉體生產(chǎn)線,，年產(chǎn)量達噸級以上的已有20多條，這在世界上也是不多的,。據(jù)世界化工行業(yè),，權(quán)威雜志美國《化學(xué)與工程新聞》（C&EN）2000年8月份《納米技術(shù)專題報告》（Nanotechnology: Special Report）中，對美國主要納米粉體生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查,，其產(chǎn)量能力達到噸級的極少,，即使達到噸級的也不能同我們相比。其產(chǎn)品種類也不如我們豐富,。我國噸級生產(chǎn)線的產(chǎn)品種類多,。 · 納米氧化物方面· 納米氧化鋅、納米氧化鈦,、納米氧化硅,、納米氧化鋯、納米氧化鎂,、納米氧化鈷,、納米氧化鎳、納米氧化鉻,、納米氧化錳,、納米氧化鐵等。 · 納米金屬和合金方面· 有銀,、鈀,、銅,、鐵、鈷,、鎳,、鈦、鋁,、銀-銅合金,、銀-錫合金、銅-鈦合金,、鎳-鐵合金,、鎳-鈷合金等。 · 納米碳化物· 有碳化鎢,、碳化硅,、碳化鈦、碳化鉻,、碳化鈮,、碳化硼等。 ·納米氮化物· ·納米材料--納米專用涂料· |
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