中 国 纳 米 开 发 已 居 世 界 前 列
(2003 年 2 月) 据 英 国 消 息, 纳 米 科 技 (Nanotechnology, 简 称 NT) 是 继 资 讯 科 技 (IT) 和 生 物 科 技 (BT) 后 一 崭 新 的 科 学 领 域。 它 被 认 为 是 推 动 后 两 者 进 一 步 发 展 的 催 化 剂, 为 21 世 纪 的 经 济 引 擎 之 一。

中 国 科 学 院 副 院 长 白 春 礼 教 授 日 前 认 为, 中 国 在 纳 米 材 料 开 发 上 已 经 跻 身 世 界 前 列。 不 过, 要 将 科 研 成 果 产 业 化, 则 有 待 政 府 和 企 业 未 来 更 大 的 投 入。

纳 米 技 术 在 科 研 层 面 上 的 发 展 已 经 超 过 10 年, 但 在 技 术 应 用 和 商 品 化 的 层 面 尚 未 成 熟, 仍 处 发 展 初 阶。 近 年 全 球 逾 20 个 国 家 纷 纷 投 入 巨 资, 在 此 领 域 上 争 取 有 利 位 置, 争 取 有 关 技 术 的 知 识 产 权。 在 这 场 科 技 竞 赛 中, 中 国 政 府 最 近 大 幅 增 加 研 究 拨 款, 集 合 了 全 国 资 源, 订 下 长 远 发 展 策 略, 并 联 同 港、 台 三 地 力 量, 攀 登 纳 米 科 技 高 峰。

白 春 礼 认 为, 目 前 纳 米 科 技 在 实 际 应 用 上 已 产 业 化 及 影 响 较 大 的, 首 推 在 电 脑 晶 片 的 应 用。 在 其 他 应 用 范 畴, 纳 米 科 技 仍 有 辽 阔 的 开 发 空 间。

白 春 礼 教 授 也 兼 任 中 国 国 家 纳 米 科 技 指 导 协 调 委 员 会 首 席 科 学 家、 中 国 科 学 院 纳 米 中 心 学 术 委 员 会 主 任、 中 科 院 院 士 及 第 三 世 界 科 学 院 院 士。

他 是 中 国 扫 描 隧 道 显 微 学 的 开 拓 者 之 一, 先 后 从 事 高 分 子 催 化 的 结 构 与 物 性、 有 机 化 合 物 的 X- 射 线 晶 体 结 构、 分 子 力 学 和 导 电 高 聚 物 的 EXAFS 等 研 究。

白 春 礼 说 : "据 我 所 知, 80 家 最 具 规 模 的 日 本 企 业 中, 超 过 半 数 已 设 立 了 纳 米 应 用 研 究 部 门。 从 这 个 角 度 看, 很 多 企 业 是 为 了 未 来 的 发 展 和 取 得 竞 争 优 势, 其 中 以 发 达 国 家 的 企 业 所 投 入 的 规 模 比 较 大。"

以 纳 米 科 技 的 发 展 程 度 而 言, 西 方 国 家 起 步 较 早, 他 们 也 申 请 了 很 多 的 专 利 技 术。 专 利 的 保 护, 往 往 成 为 发 展 中 国 家 实 施 科 技 转 移 的 重 要 障 碍, 如 中 国 就 受 到 很 多 的 限 制。

白 春 礼 说 : "总 体 来 说, 纳 米 科 技 目 前 是 在 一 个 迅 速 发 展 的 阶 段, 它 的 应 用 层 面 尚 有 宏 大 的 发 展 空 间。 纳 米 技 术 应 用 于 电 子 工 业,仍 处 于 基 础 研 究 和 应 用 研 究 阶 段 (即 科 学 论 文 的 讨 论 阶 段), 所 以 很 多 概 念 仍 未 有 统 一 的 共 识, 因 此, 尚 有 很 大 的 发 展 空 间。 中 国 凭 着 自 己 的 原 创 能 力, 可 以 在 此 空 间 中 取 得 一 个 席 位。"

白 春 礼 说, 根 据 国 际 科 学 排 名 榜 (Scientific Citation Index) 的 资 料, 按 有 关 纳 米 的 论 文 数 量 计, 中 国 是 名 列 前 矛, 其 中 在 炭 纳 米 管 领 域 上, 是 继 美、 日 之 后 名 列 第 三 位。 中 国 虽 然 在 纳 米 器 械 方 面 较 弱,尤 其 是 纳 米 生 物 技 术 的 成 果 不 多, 但 是 中 国 在 纳 米 材 料, 如 纳 米 管、 纳 米 粉 体 技 术 方 面 较 出 色。

较 弱 一 环 是 如 何 利 用 纳 米 原 创 材 料

但 是, 这 些 原 创 材 料 可 以 应 用 于 生 活 中 那 些 领 域 ? 如 何 得 到 广 泛 的 应 用 ? 这 是 中 国 目 前 较 弱 的 一 环。

例 如, 最 新 研 发 出 来 的 "碳 纳 米 管", 是 一 种 非 常 奇 特 的 材 料, 它 是 石 墨 中 一 层 或 若 干 层 碳 原 子 卷 曲 而 成 的 纤 维, 内 部 是 空 的, 外 部 直 径 最 少 可 达 数 个 纳 米, 它 很 轻、 结 实 而 柔 软。 它 的 密 度 是 钢 的 1/6, 强 度 却 是 钢 的 100 倍。 如 果 将 一 条 纳 米 管 做 成 绳 索, 是 唯 一 可 以 从 月 球 到 地 球 表 面, 而 不 被 本 身 重 量 拉 断 的 绳 索。白 春 礼 认 为 : "通 过 纳 米 技 术, 我 们 可 改 变 物 料 的 特 性。 但 这 些 特 性 可 应 用 在 什 么 地 方 呢 ? 它 能 否 以 较 底 成 本 进 行 大 量 生 产 呢 ? 这 正 是 中 国 纳 米 技 术 未 来 的 挑 战。"

他 说, 光 是 提 高 材 料 原 来 的 性 能 和 将 物 质 推 向 极 限 中 的 极 限 是 不 够 的, 商 人 的 投 资 才 是 科 技 有 力 的 后 盾。 从 纳 米 技 术 的 整 体 发 展 来 看, 在 经 济 活 动 中 所 发 挥 的 作 用, 仍 处 于 起 步 阶 段, 尚 未 成 熟;但 在 科 学 的 领 域, 发 展 速 度 却 非 常 快, 发 达 国 家 已 经 占 了 一 个 重 要 的 位 置。

3000 专 家 研 究 纳 米 科 技

在 中 国 研 究 纳 米 技 术 者 众 多, 包 括 清 华、 北 大、 复 旦、 南 京 大 学 等 超 过 50 间 的 大 学, 以 及 中 科 院 的 20 个 研 究 院, 再 加 上 逾 100 家 企 业 已 经 投 入 发 展 纳 米 科 技, 参 与 研 究 的 研 究 员 约 有 3000 人。

为 了 加 强 对 纳 米 科 技 研 究 的 领 导, 中 国 政 府 在 2001 年 初, 成 立 了 一 个 "纳 米 科 技 指 导 委 员 会", 目 的 是 集 中 资 源, 指 导 全 国 的 纳 米 科 技 发 展 方 向。 同 年 7 月, 委 员 会 发 表 了 "纳 米 科 技 发 展 纲 要", 指 出 优 先 发 展 的 领 域 和 重 点。

白 春 礼 说, "我 正 准 备 在 北 京 成 立 国 家 的 纳 米 科 学 研 究 中 心,集 合 北 大、 清 华 等 科 学 院 的 资 源, 通 过 经 费 的 结 合, 能 够 买 一 些 较 大 型 的 设 备。 这 中 心 也 汇 集 了 原 来 分 散 的 科 学 家, 成 立 后 也 会 邀 请 国 外 专 家 任 顾 问 或 技 术 委 员 会, 进 一 步 加 强 与 国 外 的 交 流, 主 要 目 的 是 发 展 华 人 纳 米 科 技 发 展, 进 而 走 上 一 个 国 际 纳 米 技 术 发 展 的 前 端。"

1991 至 2000 年 期 间, 中 国 已 投 入 的 约 5460 万 元 人 民 币 的 经 费 发 展 纳 米 科 技, 平 均 每 年 投 入 约 546 万 元, 这 个 数 目 虽 然 还 不 及 美 国 一 年 内 投 入 的 1/4, 但 已 经 使 中 国 的 研 究 人 员 在 国 际 纳 米 科 技 界 中 崭 露 头 角。

台 湾 未 来 6 年 投 入 60 亿 发 展 纳 米 科 技

有 见 及 此, 中 国 政 府 于 2001 至 2003 年, 大 幅 增 加 投 入 研 究 经 费 至 10 亿 元, 由 以 往 的 每 年 平 均 546 万 元, 增 至 3300 万 元, 这 反 映 中 国 正 力 图 拉 近 美、 日 的 纳 米 科 技 差 距。然 而,却 远 不 及 毗 邻 的 台 湾。 据 悉, 台 湾 在 未 来 6 年 内 会 投 资 相 当 于 60 亿 元 人 民 币 来 支 持 纳 米 科 技 的 发 展, 即 每 年 约 10 亿 元。

白 春 礼 认 为, 中 国 应 进 一 步 加 强 开 发 有 关 技 术 的 应 用 层 面, 要 达 到 此 目 的, 学 术 界 与 工 业 界 应 加 强 合 作, 国 内 的 纳 米 技 术 才 会 由 科 研 的 阶 段, 迈 向 商 品 化 和 拥 有 大 规 模 生 产 能 力, 相 信 届 时 企 业 投 放 的 资 源 必 定 远 超 政 府。

纳 米 是 推 动 经 济 发 展 引 擎

纳 米 科 技 可 能 是 推 动 21 世 纪 经 济 发 展 的 引 擎。 在 2000 年, 前 美 国 总 统 克 林 顿 在 加 州 学 院 发 表 了 一 个 报 告, 列 举 了 三 个 例 子, 推 断 纳 米 科 技 可 能 对 我 们 生 活 和 生 产 的 影 响。其 一, 是 材 料 的 革 新, 通 过 纳 米 技 术, 研 发 出 一 个 比 钢 坚 硬 一 百 倍, 重 量 却 是 钢 的 几 十 分 之 一 的 新 物 质;其 二, 在 存 贮 方 面, 利 用 纳 米 科 技 制 造 的 高 密 度 记 忆 体, 整 个 美 国 国 会 图 书 馆 的 藏 书 和 资 料 内 容, 都 可 以 放 进 一 颗 大 小 如 方 糖 粒 的 盒 子, 这 样 的 技 术 对 信 息 工 业 的 发 展 必 定 起 积 极 作 用;

其 三, 是 生 物 医 药 的 突 破, 例 如 纳 米 技 术 可 检 测 到 人 体 内 微 小 的 癌 症 细 胞 的 存 在, 并 可 即 时 将 之 消 灭, 对 初 期 癌 病 的 断 症 及 根 治 有 很 大 帮 助。

克 林 顿 当 年 估 计, 要 达 到 上 述 三 个 目 标, 相 信 要 在 二 三 十 年 后 才 会 实 现, 但 美 国 对 纳 米 科 技 的 重 视, 带 动 了 全 世 界 纳 米 技 术 的 一 场 争 夺 战。 克 林 顿 预 视 的 纳 米 世 界, 可 能 会 提 早 在 10 年 内 出 现。

何 谓 纳 米 科 技

纳 米 (Nano meter) 是 一 种 长 度 单 位 (nm), 1 纳 米 是 1 米 的 1/10 亿, 相 当 于 10 个 氢 原 子 排 列 起 来 的 长 度, 或 者 是 一 根 头 发 的 1/6 万。

纳 米 科 技 是 指 在 0.1 纳 米 到 100 纳 米 尺 寸 的 范 围 内, 研 究 电 子、 原 子 和 分 子 运 动 的 规 律 与 特 性, 通 过 直 接 操 纵 和 安 排 原 子 与 分 子, 来 创 造 新 的 物 质。例 如, 把 陶 瓷 材 料 的 颗 粒 缩 小 到 纳 米 尺 度 时, 脆 性 的 陶 瓷 就 变 得 像 弹 簧 一 样 具 有 弹 性。

纳 米 技 术 是 上 世 纪 90 年 代 的 新 兴 技 术。 1981 年, 两 名 德 裔 物 理 学 家 戈 宾 尼 和 他 的 导 师 罗 雷 尔 发 明 纳 米 科 技 的 重 要 工 具 - 全 球 第 一 台 具 有 原 子 分 辨 率 的 扫 描 隧 道 显 微 镜 (Scanning Tunneling Microscope) 后,微 观 世 界 的 舞 台 正 式 开 幕。

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