一納米是一米的十億分之一。自從掃描隧道顯微鏡發(fā)明后,世界上便誕生了一門以0.1至100納米這樣的尺度為研究對(duì)象的前沿學(xué)科,這就是納米科技。納米科技以空前的分辨率為人類揭示了一個(gè)可見的原子、分子世界,它的最終目標(biāo)是直接以原子和分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。從20世紀(jì)90年代初起,納米科技得到迅速發(fā)展,新名詞、新概念不斷涌現(xiàn),像納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)等等。
科學(xué)家預(yù)言,納米時(shí)代的到來不會(huì)很久,它在未來的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)工業(yè),并成為未來信息時(shí)代的核心。正如我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森所說的那樣,納米將會(huì)帶來一次技術(shù)革命,從而將引起21世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命。
科學(xué)家為我們勾勒了一幅若干年后的藍(lán)圖:納米電子學(xué)將使量子元件代替微電子器件,巨型計(jì)算機(jī)就能裝入口袋里;通過納米化,易碎的陶瓷可以變成韌性的,成為一種重要材料;世界上還將出現(xiàn)1微米以下的機(jī)器甚至機(jī)器人;納米技術(shù)還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑,對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)等。以微電子技術(shù)為代表的微米科技,曾經(jīng)并且正在對(duì)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。比微米更深入微觀世界的納米將使人類進(jìn)一步掌握物質(zhì)的規(guī)律,掌握改造微觀世界的武器。
目前,納米技術(shù)廣泛應(yīng)用于光學(xué)、醫(yī)藥、半導(dǎo)體、信息通訊,一年的營(yíng)業(yè)額已經(jīng)達(dá)到500億美元。有預(yù)測(cè)說,到2010年,納米技術(shù)的市場(chǎng)容量將達(dá)14400億美元。于細(xì)微處見神奇,知微見著的納米科技將徹底改變目前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),并且孕育著巨大的商機(jī)。
從大西洋到太平洋,從日本到歐洲,一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃,投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。最近日本設(shè)立納米材料研究中心,把納米技術(shù)列入新5年科技基本計(jì)劃的研究開發(fā)重點(diǎn);德國(guó)也把納米技術(shù)列為下世紀(jì)科研創(chuàng)新的戰(zhàn)略領(lǐng)域,19家研究機(jī)構(gòu)專門建立納米技術(shù)研究網(wǎng);美國(guó)更是將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心,僅美國(guó)政府部門在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資,就將從1997年的1億多美元增加到2001年的近5億美元,試圖像微電子那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占老大地位。一時(shí)間,“納米熱”遍及全球。
環(huán)球同此涼熱,納米科技在我國(guó)也逐漸受到重視。早在納米科技興起之時(shí),中科院就緊跟國(guó)際水平,用原子“寫”出了“中國(guó)”和中國(guó)地圖。近年來,科技部、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然基金委等部門紛紛在立項(xiàng)和資金上對(duì)納米研究給予支持。
從在國(guó)際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體,到合成了世界上最長(zhǎng)的“超級(jí)纖維”碳納米管,從組裝出世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針,到合成出高質(zhì)量的儲(chǔ)氫碳納米材料……我國(guó)科學(xué)家紛紛聯(lián)手,在這一最活躍的前沿科學(xué)領(lǐng)域里勇敢搏擊,不僅建立了幾個(gè)納米材料研究基地,而且取得了一系列令世界為之矚目的成績(jī),奠定了我國(guó)在這一領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。
為進(jìn)一步提高在納米領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力,中國(guó)科學(xué)院在知識(shí)創(chuàng)新試點(diǎn)工程中,將納米材料的研究和開發(fā)列入首批20個(gè)重大項(xiàng)目之一,并投入2000多萬(wàn)元予以強(qiáng)力支持,納米研究的專門機(jī)構(gòu)———中國(guó)科學(xué)院納米科技研究與發(fā)展中心也在籌建之中。而作為國(guó)家科技主管部門,科技部去年就啟動(dòng)了有關(guān)納米材料的國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。
迄今為止,我國(guó)已經(jīng)建立10多條納米材料和技術(shù)的生產(chǎn)線,納米復(fù)合塑料、橡膠和纖維的改性、納米功能涂層材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用、納米材料在能源和環(huán)保等方面的應(yīng)用開發(fā)已在我國(guó)興起。以納米材料和納米技術(shù)注冊(cè)的公司達(dá)到近100個(gè),企業(yè)家對(duì)納米材料和技術(shù)的關(guān)注,為納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成注入了新的活力。
納米熱中也有冷思考。曾經(jīng)搬動(dòng)原子寫“中國(guó)”的中科院副院長(zhǎng)白春禮院士說:“雖然我國(guó)科學(xué)家在納米碳管、納米材料的若干領(lǐng)域已取得一些很出色的研究成果,但我國(guó)在納米科技領(lǐng)域的總體水平與美、日、歐相比,差距還是很大的。
面對(duì)未來,中國(guó)科學(xué)家充滿使命感和緊迫感。“納米材料的應(yīng)用和開發(fā),提供了一個(gè)千載難逢的大好時(shí)機(jī),機(jī)不可失,時(shí)不再來,我們必須緊緊抓住這次機(jī)遇!眹(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究納米項(xiàng)目的首席科學(xué)家張立德研究員說。
面對(duì)這場(chǎng)世界性的跨世紀(jì)角逐,科學(xué)家發(fā)出呼吁,我們不能再像微電子技術(shù)那樣落后他國(guó),應(yīng)在國(guó)家層次上確定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略,制定我國(guó)的納米科技發(fā)展計(jì)劃。應(yīng)該堅(jiān)持“有所為,有所不為”的原則,突出重點(diǎn),強(qiáng)化支持,并兼顧基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究的協(xié)調(diào)發(fā)展。