小纳米　大机会（科技大观）

　　谭宗颖

　　重大影响

　　纳米技术的潜在优势体现在各个领域，其技术浪潮的冲击将影响到国家安全和人们生活的方方面面：

　　———材料与制造：纳米技术将根本改变未来的材料生产方式，随之而来的将是生产出重量更轻、强度更大并可编程的材料，创造基于新原理和结构的新器件。

　　———医学和卫生：纳米技术使人类扩展了表征单个基因组成、测量单个分子性能的能力，将引发临床学和治疗学的革命，促进细胞生物学和病理学基础研究的发展。利用纳米技术可显著加快基因排序和测定基因表达的过程，可诊断癌细胞，可为药物传递提供新的方式和路线，可通过自装配或生物拟态方法生成有生物灵性的纳米系统和材料。

　　———航空与航天探索：纳米结构是设计和制造用于飞机、火箭、空间站和行星／太阳探索平台等的更轻、更强、更稳定的材料的关键，它的利用便于完成更多的宇宙探索任务。

　　———环境与能源：纳米技术可用于监测和解决环境问题，开发新的“绿色”处理技术，管理环境和核废料。利用纳米技术可开发新的储能、节能和清洁能源技术。

　　———生物技术和农业：利用纳米技术可把蛋白质、脂肪等有独特性能的生物纳米材料聚集成为合成材料和器件，模拟生物系统。利用纳米技术生产的生物可降解化学药品可滋养植物和保护植物免遭昆虫侵害，并改良动物和植物的基因等。利用纳米技术可测试DNA，了解植物的基因排列和表达。

　　———国家安全：利用纳米电子学可建立更复杂的虚拟军事培训系统，将纳米器件和微器件结合起来可用于控制核安全系统等等。

　　———科学与教育：纳米尺度跨学科研究的高度交叉和综合性对各学科提出了更高的要求，其研究的动力将增强现有各学科与新兴领域间的联系，改变现有的教育和培训方式。

　　此外，纳米技术对社会伦理道德产生的影响也不可低估。总之，纳米技术在总体上对社会的冲击将远比上世纪70年代出现的微电子技术大得多，它将影响几乎所有现代技术领域的创新和技术进步。

　　竞争态势

　　自美国2000年宣布“国家纳米技术倡议”以来，国际间已形成纳米科技研究开发的热潮。为了提高国家在全球未来竞争和战略技术方面的优势，许多国家已经根据各自的资源特征和战略需求，选择了研究开发重点。

　　美国选择5大类纳米技术的研究开发战略领域进行长期投资：纳米科学与工程的长期基础研究；重大挑战项目研究；杰出中心和研究网络；研究基础设施；伦理、法律和社会影响以及教育培训。美国还颁布了纳米技术法律，以保障纳米技术的研究开发，应对纳米技术带来的社会影响。

　　欧盟则瞄准了信息处理和存储系统方面的纳米器件、纳米材料等方面的研究。德国看好面向产业的研究开发，将研究精力集中在超薄功能薄膜、光电子领域的应用、最新纳米结构的开发、超精细表面测量和纳米结构的分析方法上。英国在2003年确定了6个纳米技术重点领域：电子与通信、药品传递系统、生物组织工程和药物移植及器件、纳米材料、纳米仪器和工具及度量、传感器和制动器。今年在微纳米制造倡议中首次资助25个项目。法国主要瞄准量子信息、纳米对象的组织和装配，纳米电子学、纳米材料和纳米生物科学。

　　日本将研究重点确定在纳米材料研究、纳米生物技术，并开发用于下一代半导体器件的基础技术上。经济产业省近年来在制定纳米技术的政策中，强调提升日本产业竞争力和提高生命质量，增强并加速诸如纳米制造和测量技术等方面的基础研究，加速纳米技术的商业化，促进国际合作。

　　实际应用

　　目前，纳米技术正向物理、化学、生物学、新材料、生物技术、农业、环境和能源等诸多领域渗透，取得了重要进展并得到不同程度的应用。美国2002年在硅谷建立了世界上第一条纳米芯片生产线。美国康奈尔大学利用纳米技术，用晶体硅制作了10微米长、每根弦只有50纳米宽、共6根琴弦的世界上最小的吉他，这表明纳米电子机械器件的新一代技术的发展。研究人员开发了不受光衍射极限限制的近场光学储存新技术，表明了超高密度纳米光学信息存储技术的突破。英特尔公司技术开发小组的研究人员经过多年的努力，于今年5月宣布研究成功了一种取代二氧化硅作为门电介质的“high－K”的新材料，有望将半导体集成电路芯片的尺度降低到45纳米，从而使莫尔斯定律在未来依然有效。美国的纳米材料发现公司不久前与美国国防部联手研究开发燃料电池，将未完全利用的军火的爆炸力转换为电力用作燃料电池的能量，旨在为军队的将士提供能量便携器。

　　纳米科技的迅猛发展使纳米产品日益融入人类的生产和生活。美国国家基金会的一份研究表明，受纳米技术影响的产品在2001年后的10—15年估计将超过1万亿美元。目前全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。当然，纳米科技在发展中还面临着很多问题和严峻的挑战，将向着与生物技术、信息技术、认知科学融合的方向发展。（本文（上）见9月15日第十版）

　　（作者为中科院文献情报中心研究员）

　　《人民日报》 (2004年09月20日 第七版)