納米技術:開啟新的工業時代
http://kadhoai.com.cn 2026-05-08 06:19:18 來源:新華網
日前,我國科學家經過多年努力,研製出能夠部分“精確製導”打擊腫瘤細胞的“遠程火箭”――納米級藥物,並進入臨床前研究階段,這使人們再次將目光聚焦到納米技術。
尺度縮小引發巨大變革
對於什麼是納米科技,可謂眾說紛紜。中國科學院常務副院長、國家納米科學中心主任白春禮院士認為,所謂納米科技,就是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性),yijiliyongzhexietexingdeduoxuekejiaochadekexuehejishu,tashirenleirenshihegaizaowuzhishijiedeshouduanhenengliyanshendaoyuanzihefenzi。namikejidezuizhongmubiaoshiyiyuanzi、分子及物質在納米尺度上表現出來的新穎的物理、化hua學xue和he生sheng物wu學xue特te性xing製zhi造zao出chu具ju有you特te定ding功gong能neng的de產chan品pin。我wo國guo科ke學xue家jia最zui近jin研yan製zhi出chu的de用yong於yu腫zhong瘤liu治zhi療liao的de藥yao物wu,其qi原yuan理li是shi指zhi一yi種zhong幾ji百bai納na米mi大da小xiao的de顆ke粒li在zai外wai磁ci場chang的de引yin導dao下xia在zai血xue管guan中zhong承cheng載zai和he輸shu運yun藥yao物wu到dao指zhi定ding區qu域yu再zai可ke控kong釋shi放fang,這zhe將jiang大da大da提ti高gao藥yao物wu的de療liao效xiao並bing降jiang低di毒du副fu作zuo用yong。
最早提出納米尺度上科學和技術問題的,是美國著名的科學家費曼。1974年,日本穀口紀南教授最早使用“納米技術”一詞描述精細機械加工。70niandaihouqi,meiguomashengligongxueyuandeleikesiletichangjiangnamijishuzuoweizhuanmendekexuejishujinxingyanjiu,dandangshiduoshuzhuliukexuejiaduicichihuaiyitaidu。shangshiji80年代末、90年代初,納米科技才開始飛速發展。這在很大程度要歸功於當時出現的納米科技的“眼”和“手”――掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等微觀表征和操縱技術。
納na米mi科ke技ji的de陡dou然ran升sheng溫wen不bu僅jin僅jin是shi因yin為wei尺chi度du的de縮suo小xiao,更geng是shi由you於yu它ta在zai推tui動dong人ren類lei社she會hui巨ju大da變bian革ge方fang麵mian所suo具ju有you的de重zhong要yao意yi義yi。納na米mi科ke技ji的de理li論lun和he概gai念nian一yi旦dan得de到dao廣guang泛fan應ying用yong,就jiu將jiang引yin發fa人ren類lei社she會hui對dui客ke觀guan世shi界jie認ren知zhi的de革ge命ming,帶dai來lai觀guan念nian上shang的de變bian革ge。同tong時shi,納na米mi科ke技ji推tui動dong的de產chan品pin微wei型xing化hua、gaoxingnenghuaheyuhuanjingyouhaohua,jiangzaixindecengcishangweirenleikechixufazhantigongwuzhihejishubaozheng。youweizhongyaodeshi,youyunamikejijuyouchuangzaoxindeshengchangongyi、新的物質和新的產品的巨大潛能,因而它有可能掀起一場新的工業革命。正如美國《新技術周刊》指出:納米科技是21世紀經濟增長的一個主要的發動機。
我國納米研究態勢活躍
長期以來,我國一直十分重視納米科技的研究,並取得了較大的進展。白春禮院士認為,“現在,整個國家的納米科技研究處於一個活躍、有序和快速發展的態勢。”中科院從上個世紀80年nian代dai即ji啟qi動dong了le一yi係xi列lie重zhong大da科ke研yan計ji劃hua,在zai納na米mi材cai料liao的de基ji礎chu研yan究jiu上shang取qu得de了le一yi批pi原yuan創chuang性xing的de成cheng果guo,並bing在zai實shi用yong納na米mi技ji術shu方fang麵mian獲huo得de了le一yi批pi擁yong有you自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de成cheng果guo,部bu分fen接jie近jin產chan業ye化hua前qian期qi水shui平ping。[page_break]
2001年,我國成立了全國納米科技指導協調委員會,2001年7月下發的《國家納米科技發展綱要》規劃了建立全國性的納米科技研究發展中心和以企業為主體的產業化基地,以促進基礎研究、應用研究和產業化的協調發展。2006年初,國務院製定的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006―2020)》將納米科學列入了這段時期內基礎科學研究的4個主要方向之一,將納米材料和納米器件作為發展先進材料的重點目標。
國家的規劃帶來了全國納米研究熱。據不完全統計,目前,國內已有50多所大學,中國科學院的20多個研究所,300多家企業在從事與納米科技相關的研發,並有一支來自研究所、大學和企業的3000duorendeyanjiuduiwu。yucitongshi,zhongguohaijianlileruogankuaxuekeyanjiuzhongxin,tongguoziyuangongxiang,cujinhejiaqiangcongshibutonglingyuyanjiujigouzhijiandehezuo。zaibeijingchenglideguojianamikexuezhongxinhezaishanghaichenglideguojianamijishugongchengzhongxindoushiduikuaxuekehezuoyanjiuhecujinjishuzhuanhuadezhongyaobuchong。
由於政府的高度重視、科學規劃和科研人員的艱苦努力,我國在納米科技的基礎研究方麵取得了一係列重要進展,尤其是在納米材料、納米結構的檢測與表征、納米器件與加工技術、納米生物效應等領域。
“十五”期間,由我國研究人員撰寫的與納米科技有關的論文數以年均30%左右的速度增長。美國《科學引文索引》核心期刊發表論文數統計顯示,近年來,中國納米科技論文總數已位居世界前列,其中不乏在《科學》、《自然》等著名科技期刊上發表的研究結果。從這些數據中,也不難看出近年來我國納米科技發展的活躍態勢。
加強合作推動產業化
“不過也應該看到,我國在納米科技研究方麵依然存在不足之處。”baichunliyuanshirenwei,muqian,woguonamicailiaoyanjiudejichusheshihaixiangduiboruo,namicailiaodeshejiyuchuangxinnenglibuqiang,zizhuzhishichanquanbuduo。zaiduinamixincailiaodewuxingjiancehebiaozhengyijinamiqijiandetansuofangmian,woguodeyanjiugongzuoshoutiaojiansuoxian,yanjiuliliangbijiaoboruo。guoneideyanjiugongzuozhuyaojizhongzaiyanjiujichuxiangduijiaohao、設備設施相對齊全的高等學校及科研院所。雖然我國已有1000餘所大學和研究機構發表了與納米科技有關的論文,但是絕大多數研究成果僅來自20多所著名的大學和研究單位,工業界對納米科技研發的重視程度還亟待加強。
為了吸收國際先進研究成果,推動中國納米科技研究和產業化,我國加大了與國際學術界和工業界間的交流與合作。2005年,北京化工大學和新加坡納米材料技術公司共建的納米技術研究中心,開始與3M、德國巴斯夫(BASF)等國際著名公司開展合作研究。2006年,僅德國巴斯夫公司就與我國的35家大學和研究單位簽署了51個有關大分子材料、工業催化劑研究、納米技術和生物技術的研究課題。國家納米科學中心也和日本三菱公司以及德國Merck公司合作發展複合材料的項目。
在推動國際合作的同時,中科院在2006年強化了和地方政府的合作,成立了蘇州納米技術與納米仿生研究所,加強在納米領域的研究和產業化。
“遠程火箭”成功的產業化之路,也具有很好的示範作用。“納米藥物是一個極富挑戰和充滿機遇的領域。現在納米藥物由於工藝要求高、成本高,很難批量生產,我們的這一技術非常簡單有效,顯示出良好的工業化前景”,組裝成功藥物“遠程火箭”的中科院生物物理研究所研究員梁偉說,“目前已經有一個轉化了,轉化了100萬元。”
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世界各國競相實施納米科技
為搶占先機,爭奪在納米技術領域的領先地位,世界各國紛紛加大投入,實施納米科技計劃。
美國早在1991年就製定了納米技術研究計劃,從1999年開始,又把納米科技列為21世紀前10年11個關鍵領域之一。2000年,美國率先製定了國家級的納米技術計劃,其宗旨是整合聯邦各機構的力量,加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方麵的協調。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》,這標誌著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃,從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全麵展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟複興”的關鍵。其第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大da重zhong點dian研yan發fa領ling域yu,並bing製zhi定ding了le多duo項xiang措cuo施shi確que保bao這zhe些xie領ling域yu所suo需xu戰zhan略lve資zi源yuan的de落luo實shi。日ri本ben科ke技ji界jie較jiao為wei徹che底di地di貫guan徹che了le這zhe一yi方fang針zhen,積ji極ji推tui進jin從cong基ji礎chu性xing到dao實shi用yong性xing的de納na米mi技ji術shu研yan發fa。
歐盟2002至2007年實施的第6個框架計劃,也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域,有13億歐元專門用於納米技術和納米科學等方麵的研究。歐盟委員會還力圖製定歐洲的納米技術戰略,促進歐洲納米技術發展。
法國從2003年開始實施國家納米科技投資3年計劃:2003至2005年投入5000萬歐元,用於納米科學基礎研究;建立5個納米技術研究中心和“國家微米和納米研究網絡”項目;近10年來最大的工業投資項目――法國電子納米技術中心,也於2003年2月27日正式啟動。