十余年前开始发展起来的纳米科技,已成为目前受到广泛关注、最为活跃的前沿学科领域。纳米科技的发展,不仅可以使科学家在纳米尺度发现新现象、新规律,建立新理论,而且还将带来一场工业革命,成为21世纪经济增长的新动力。
在纳米科技的发展初期,中国的科学家已经开始关注这方面的研究。从1990年开始, 中国就"纳米科技的发展与对策"、"纳米材料学"、"扫描探针显微学"、"微米/纳米技术"等方面,召开了数十个全国性的会议。中国科学院还在北京主持承办了第7届国际扫描隧道显微学会议(stm'93)和第4届国际纳米科技会议(nano iv)。这些国际和国内会议的举办,为开展国际间和国内高校与科研单位间的学术交流与合作,起到了积极的促进作用。
中国的有关科技管理部门对纳米科技的重要性已有较高的认识,并给予了一定的支持。中国科学院(cas)和国家自然科学基金委员会(nsfc)从80年代中期即开始支持扫描探针显微镜(spm)的研制及其在纳米尺度上的科学问题研究(1987-1995)。国家科委(sstc)于1990年至1999年通过"攀登计划"项目,连续10年支持纳米材料专项研究。1999年,科技部又启动了国家重点基础研究发展规划项目("973"计划)-"纳米材料与纳米结构",继续支持纳米碳管等纳米材料的基础研究。国家"863"高技术计划,亦设立一些纳米材料的应用研究项目。
目前国内有50多所高校、20多个中科院研究所开展了纳米科技领域的研究工作。现有与纳米科技相关的企业已达300余家。国家科研机构和高等院校从事纳米科技的研究开发人员大约有3000人。整体上国内的纳米科技研究涉及领域比较宽、点多分散,尚未形成集中的优势。国内已有中国科学院、清华大学、北京大学、复旦大学、南京大学、华东理工大学等单位成立了与纳米科技有关的研究开发中心。纳米科技是多学科综合的新兴交叉学科,在多学科的集成方面,中科院、北京大学、清华大学、复旦大学等研究单位占有优势。
中国科学院在国内最先开拓了纳米科技领域的研究,具有突出的优势。从八十年代后期开始组织了物理所、化学所、感光所、沈阳金属所、上海硅酸盐所、合肥固体物理所以及中国科技大学等单位,积极投入纳米科学与技术的研究。支持方向有:激光控制下的单原子操纵和选键化学;分子电子学-分子材料和器件基础研究;巨磁电阻材料和物理纳米半导体光催化和光电化学研究;材料表面、界面和大分子扫描隧道显微学研究;碳纳米管及其它纳米材料研究;人造"超原子"体系结构和物性的研究等等。与此同时,主持或承担了多项国家级重大项目。
2000年中国科学院组织了有11个研究所参与的"纳米科学与技术"重大项目,总投资2500万人民币。项目的主要研究内容是:发展或发明新的合成方法和技术;制备出有重要意义的新纳米材料及器件。希望通过项目的支持,在纳米材料和纳米结构的规模制备,纳米粉体中颗粒的团聚和表面修饰,纳米材料和纳米复合材料的稳定性,纳米尺度内物理、化学和生物学性质的探测及特异性质的来源以及纳米微加工技术等方面取得重要的进展。
中国科学院在2001年还成立了由其所属的19个研究所组成的中国科学院纳米科技中心,开通了隶属于中心的纳米科技网站,并在化学所建成纳米科技楼。纳米科技中心围绕纳米科技领域的重点问题和国家、院重大科技计划,组织分布在不同地域,不同单位的科技人员,利用纳米科技网站与纳米科技中心研究实体,实现有关科研信息、技术软件和仪器设备的共享,体现科研纽带、产业纽带、人才纽带、设备纽带的优势,加强不同学科的交叉与融合,促进自主知识产权成果向产业化的转化,加速高级复合型人才的培养,在统一规划协调下,充分发挥仪器设备的效用。
中国的纳米科技研究与国外几乎同时起步,在某些方面有微弱优势。从近期美国《科学引文索引》核心期刊查询,中国纳米科技论文总数位居世界前列。例如,有关纳米碳管方面的学术论文排在美、日之后位居世界第三。在过去的十年间,国家通过研究计划对纳米科技领域资助的总经费大约相当于700万美元,社会资金对纳米材料产业化亦有一定投入。但与发达国家相比,投入经费相差很大。由于条件所限,研究工作只能集中在硬件条件要求不太高的领域。纳米科技的其它基础研究相对薄弱,研究总体水平与发达国家相比还有不小差距,特别是在纳米器件及产业化方面。
中国的纳米科技研究近些年取得了重大进展,在以下方面具有自己的优势:
1.纳米材料
中国对纳米材料的研究一直给予高度重视,取得了很多成果,尤其是在以碳纳米管为代表的准一维纳米材料及其阵列方面做出了有影响的成果,在非水热合成制备纳米材料方面取得突破,在纳米块体金属合金和纳米陶瓷体材料制备和力学性能的研究、介孔组装体系、纳米复合功能材料、二元协同纳米界面材料的设计与研究等方面都取得了重要进展。
1)在纳米碳管的