納米科技論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇納米科技論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

所謂納米藥物指的是納米級別的用來防治或者輔助治療的藥物，納米藥物具有輕松通過體內生理屏障的顯著優點，納米級別藥物與傳統的宏觀藥物在其分布、吸收以及代謝和排泄等角度與傳統的宏觀藥物截然不同。

1納米級別的藥物能夠跨越體內各種屏障

如果我們選擇合適的納米材料來制備納米藥物，可以有效的穿透生物膜的并透過血腦屏障，可以將藥物直接輸送到大腦內部對疾病進行治療。采用納米技術制備的藥物載體和抗體能夠大幅度提高穿透人造膜和天然膜的能力，并蓄積在小腸，使藥物的生物利用率顯著改善。

2納米藥物的控釋作用

所謂納米藥物的控釋作用指的是載有藥物的納米微粒在其控釋的過程中能夠顯現出特有的規律性，囊壁的溶解及酶和微生物的作用，均可使囊心物質向外擴散。鑒于上面所述，我們可以根據控釋的目的選擇合適的囊材使載藥納米微粒在局部滯留并達到有效濃度，這樣做不僅僅大幅度提高了用藥的療效，還不會給全身帶來不良毒性。對于需要長期進行治療和監控的疾病，起作用和功效是十分顯著的。因此，納米控釋給獸藥系統帶來了極大的方便。

3納米藥物的靶向性

目前，抗球蟲藥物以及抗菌藥物在畜牧業的養殖中被普遍使用，泛濫和不合理使用的現象也尤為明顯，從而直接導致目前很多禽畜的主流病原體大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌等等早已經對大多數的抗菌藥物產生了耐受性，甚至有些病菌已經產生了多重的耐受性，這些問題都是可以通過納米載藥技術來進行有效解決的。一方面，我們可以先將獸藥進行納米處理，可以顯著提高其溶解率、靶向作用同時得到控制其釋放的效果。這樣可以大幅度提高藥物的治療效果，減少對藥物的使用劑量，能夠在不換藥的前提下就解決了藥物殘留問題；另一方面，采用納米技術，可以研制出具有廣譜、高效、無毒、無副作用的新型獸藥，從根本上解決目前因大量使用獸藥而帶來的種種不良后果。

納米技術在家畜遺傳育種中的應用

人們對于健康家畜的定義，無外乎生長快、瘦肉率、耗料低、胴體品質好等要求，但是傳統的育種方法需要少則幾年，多則幾十年的育種時間。如果我們在分子水平上進行相關的改變，即對DNA鏈上的堿基序列做相應改變，就可以大大縮短育種時間，而且可以獲得我們需要新品種。DNA上的核苷酸序列是納米級的，所以要用到納米技術。例如我國科學家已經用STM以及AFM等納米技術，對DNA分子進行分離，并寫出了“DNA”三個字母，標志著人類在納米技術對生物分子操作方面取得了巨大成就。通過這一事實我們可以發現，人類可以通過納米技術，對分子級別的事物進行操作，以探尋生命的奧秘，定向地對遺傳物質進行改造，以獲得所需性狀的生物體。這在生物育種上是有極大的作用的，可以很好的對動物的品種進行改良，同時，通過分子探針，還可以在遺傳物質上對生物的病情進行探測，以從根本上解決問題。所以，在遺傳育種上，納米技術的應用是至關重要的。

納米技術與畜禽產品質量

篇（2）

對于新裝修的房間，一些裝修材料、家具等物品會散發出有害氣體，導致室內空氣中的甲醛、甲苯等有機物質的濃度高于室外，有的甚至會高于工業區，不利于人們的健康，因此需要對其室內的空氣進行凈化。而相關的研究表明，光催化劑———納米TiO2可以有效降解室內甲醛、甲苯等有機有害物質，并且其所達到的效果是最好的。另外，由于應用納米TiO2的光催化功能在殺死室內環境中的細菌的同時，還可以降解由細菌釋放出來的有毒復合物質，因此，納米TiO2光催化劑也被安放于醫院的病房、手術室等區域以實現殺菌、除臭的作用。

脫硫催化劑的應用

篇（3）

NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution

Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.

Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor

I.引言

納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財政年度在納米尺度科學上的投入要比2000財政年增長83%，達到5億美金。有兩個主要的理由導致人們對納米尺度結構和器件的興趣的增加。第一個理由是，納米結構（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學效應占主導地位，這導致非經典的行為，譬如，量子限制效應和分立化的能態、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現象除引起人們對基礎物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實現的想法和觀念，例如，單電子輸運器件和量子點激光器等。第二個理由是，在半導體工業有器件持續微型化的趨勢。根據“國際半導體技術路向（2001）“雜志，2005年前動態隨機存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預期就會出現。到2005年類似的問題將預期出現在DRAM的制造過程中。半導體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設計和制造方案，因為當MOS器件的尺寸縮小到一定程度時基礎物理極限就會達到。隨著傳統器件尺寸的進一步縮小，量子效應比如載流子邃穿會造成器件漏電流的增加，這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此，解決方案將會是制造基于量子效應操作機制的新型器件，以便小物理尺寸對器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件，我們肯定會獲益良多。譬如，在電子學上，單電子輸運器件如單電子晶體管、旋轉柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數個而非以往的成千上萬的電子來運作，這導致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關速度。在光電子學上，量子點激光器展現出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優點，其中大微分增益可以產生大的調制帶寬。在傳感器件應用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學和生物分子，而且開啟了細胞內探測的可能性，這將導致生物醫學上迷你型的侵入診斷技術出現。納米尺度量子點的其他器件應用，比如，鐵磁量子點磁記憶器件、量子點自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經被提出，可以肯定這些應用會給我們帶來許多潛在的好處。總而言之，無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。

II.納米結構的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）。“build-up“的優點是個體納米部件的制備成本低以及工藝簡單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學合成可以用來制備納米元件。目前，在國內、在香港以及在世界上許多的實驗室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團簇。這些努力已經證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結構的合成后工藝再加工相當困難。特別是，如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個至關重要的問題，這一問題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問題，“build-up“依然是一種能合成大量納米團簇以及納米線、納米管的有效且簡單的方法。可是這些合成的納米結構直到目前為止仍然難以有什么實際應用，這是因為它們缺乏實用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因為同樣的原因用這種方法合成的納米結構的功能性質相當差。不過上述方法似乎適宜用來制造傳感器件以及生物和化學探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結構適合此類的應用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法。“Build-down”方法的缺點是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術路徑來制造納米結構。最簡單的一種，也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結構來得到量子點或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結構。這兩種技術都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術是通過自組裝機制來制造量子點結構。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長模式中，當材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉換成三維的島狀生長，這時量子點就會生成。業已證明基于自組裝量子點的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點器件的飽和材料增益要比相應的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個量級。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級（典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW）的連續波量子點激光器也已經報道。無論是何種材料系統，量子點激光器件都預期具有低閾值電流密度，這預示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經接近或達到商業化器件所要求的指標，預期量子點基的此類材料激光器將很快在市場上出現。量子點基光電子器件的進一步改善主要取決于量子點幾何結構的優化。雖然在生長條件上如襯底溫度、生長元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點的尺寸和密度，自組裝量子點還是典型底表現出在大小、密度及位置上的隨機變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點在尺寸上的漲落導致它們的光發射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優點。由于量子點尺寸的統計漲落和位置的隨機變化，一層含有自組裝量子點材料的光致發光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點結構中這種譜展寬效應可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點可典型地展現出豎直對準排列，這可以有效地改善量子點的均勻性。然而，當隔離層薄的時候，在一列量子點中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統而帶來的優點。怎樣優化量子點的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點又同時保持載流子能夠限制在量子點的個體中對于獲得器件的良好性能是至關重要的。

很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學和技術的第二次浪潮很可能發生。在這個新的時期，科學家和工程師需要征明納米結構的潛能以及期望功能能夠得到兌現。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實用器件才能實現人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學的下次浪潮的關鍵點是納米結構的人為可控性。

III.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項挑戰性的技術難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統光刻所能達到的精度極限。有幾項技術可望用于如此的襯底圖形制作。

—電子束光刻通常可以用來制作特征尺度小至50納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。在電子束光刻中的電子散射因為所謂近鄰干擾效應（proximityeffect）而嚴重影響了光刻的極限精度，這個效應造成制備空間上緊鄰的納米結構的困難。這項技術的主要缺點是相當費時。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時間1小時，這不適宜于大規模工業生產。電子束投影系統如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發展之中以便使這項技術較適于用于規模生產。目前，耗時和近鄰干擾效應這兩個問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。但不同于電子束光刻的是這種技術并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細到6納米的圖形，但它也是一種耗時的技術，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強的氧化機制的。此項技術已經用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導體（Si和GaAs）以及絕緣材料（Si3N4和silohexanes），還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡單易行等優點。引入的氧化圖形依賴于實驗條件如掃描速度、樣片偏壓以及環境濕度等。空間分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區域典型地小于針尖尺寸）。這項技術已用于制造有序的量子點陣列和單電子晶體管。這項技術的主要缺點是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術上的技術進展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項技術的顯著優點是它的杰出的分辨率和能產生任意幾何形狀的圖形能力。但是，是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止，它是一項能操控單個原子和分子的唯一技術。

—多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽極氧化就可以在鋁膜上產生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復制。用這項技術已制造出含有細至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。目前，經過反應離子刻蝕后，在旋轉涂敷的倍塞共聚物層中產生的圖形已被成功地轉移到Si3N4膜上，圖形中空洞直徑20nm，空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱體）可以被臭氧去掉或者通過鋨染色而保留下來。在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產生；在第二種情況，島狀結構能夠產生。目前利用倍塞共聚物光刻技術已制造出GaAs納米結構，結構的側向特征尺寸約為23nm,密度高達1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業化的產品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術的能力已得到確認。納米球珠光刻術（納米球珠膜的旋轉涂敷結合反應離子刻蝕）已被用來在一些半導體表面上制造空洞和柱狀體納米結構。

—將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復制鑄模法的可能優點是ellastometric聚合物可被用來制作成一個戳子，以便可用同一個戳子通過對戳子的機械加壓能夠制作不同側向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優點是不需要加熱。納米壓印術已被證明可用來制作具有容量達400Gb/in2的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形，刻制10nmX40nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進行圖形刻制。除傳統的平面納米壓印光刻法之外，滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術中溫度被發現是一個關鍵因素。此外，應該選用具有較低的玻璃化轉變溫度的聚合物。為了取得高產，下列因素要解決：

1）大的戳子尺寸

2）高圖形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）壓印溫度和壓力的優化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經被制作出來。已有少量研究工作在試圖優化壓印溫度和壓力，但顯然需要進行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優化參數。高圖形密度戳子的制作依然在發展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進行50次的浮刻而不需要中間清洗。報告指出最大的性能退化來自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進行大約5次壓印后需要更換。值得關心的其他可能問題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進一步的優化和改良是必需的，但此項技術似乎有希望獲得高生產率。壓印過程包括對準、加熱及冷卻循環等，整個過程所需時間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術都有其優點和缺點。目前，似乎沒有哪個單一種技術可以用來高產量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟：

1．在一塊模版上刻寫圖形

2．在過渡性或者功能性材料上復制模版上的圖形

3．轉移在過渡性或者功能性材料上復制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰性的一步。先前描述的各項技術，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術，已經能夠刻寫非常細小的圖形。然而，這些技術都因相當費時而不適于規模生產。納米壓印術則因可作多片并行處理而可能解決規模生產問題。此項技術似乎很有希望，但是在它能被廣泛應用之前現存的嚴重的材料問題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術刻寫的納米結構的形狀非常有限。當這些技術被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復雜結構的圖形。為了能夠制造出高質量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術典型地不產生或者產生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側墻的結構，這是因為在掩模版下一定程度的鉆蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結構的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術，譬如，反應離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優化條件下可以獲得陡峭的側墻。直到今天大多數刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關于刻蝕引入損傷的研究嚴重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當器件中的個別有源區尺寸小于100nm時，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因為所有的納米結構都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結構表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。利用轉移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術則提供了實現成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而，在這種方式下形成的圖形僅局限于點狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術是足夠用的，但并不能解決微電子工業所面對的問題。需要將圖形從一張模版復制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術途徑。模版可以用其他慢寫技術來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復制。同一塊模版可以用來刻寫多塊襯底，而且不像那些依賴化學自組裝圖形形成機制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產率，某些技術問題如穿刺及因灰塵導致的損傷等問題需要加以解決。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件。現在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。

另一項挑戰是，為了更新我們關于納米結構的認識和知識，有必要改善現有的表征技術或者發展一種新技術能夠用來表征單個納米尺度物體。由于自組裝量子點在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個納米結構的能力對于研究這些結構的物理性質是絕對至關重要的。目前表征單個納米結構的能力非常有限。譬如，沒有一種結構表征工具能夠用來確定一個納米結構的表面結構到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(TEM)能夠用來研究一個晶體結構的內部情況，但是它不能提供有關表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術（STM）和原子力顯微術（AFM）能夠給出表面某區域的形貌，但它們并不能提供定量結構信息好到能仔細理解表面性質所要求的精度。當近場光學方法能夠給出局部區域光譜信息時，它們能給出的關于局部雜質濃度的信息則很有限。除非目前用來表征表面和體材料的技術能夠擴展到能夠用來研究單個納米體的表面和內部情況，否則能夠得到的有關納米結構的所有重要結構和組份的定量信息非常有限。

篇（4）

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以發表和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。

（1）發達國家和地區雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），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面的協調。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》，這標志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面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。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大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

歐盟在2002—2007年實施的第六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13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。

（2）新興工業化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。

（3）發展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技發表協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行發表與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。

2、納米科技研發投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。

3、世界各國納米科技發展各有千秋

各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭

據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。

雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。

4、納米技術產業化步伐加快

目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。

日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。

篇（5）

        研究論文

        (1)多壁納米碳管對磷酸鐵鋰正極材料熱穩定性及表面形貌的影響 mária filkusová andrea fedorková renáta

        oriňáková andrej oriňák2 zuzana nováková lenka kantárová

        動態

        (7)第十一屆全國新型炭材料學術研討會征文通知 無

        研究論文

        (8)氧化硅包覆單壁碳納米管納米電纜的制備 張艷麗 侯鵬翔 劉暢

        動態

        (13)thc系列耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂 無

        研究論文

        (14)多壁碳納米管的對氨基苯磺酸鈉修飾及對cu^2＋的吸附性能 鄭凈植 胡建 杜飛鵬

        動態

        (19)《新型炭材料》2011年sci影響因子0．914 無

        研究論文

        (20)磁場處理對ldpe及其碳納米管復合材料電導特性的影響 韓寶忠 馬鳳蓮 郭文敏 王艷潔 蔣慧

        動態

        (25)西安誠瑞科技發展有限公司 高低溫炭化爐、液相（氣相）沉積爐、石墨化爐 無

        研究論文

        (26)碳納米管/鐵氰化鎳/聚苯胺雜化膜對抗壞血酸的電催化氧化 馬旭莉 孫守斌 王忠德 楊宇嬌 郝曉剛 臧楊 張忠林 劉世斌

        (33)水輔助化學氣相沉積制備定向碳納米管 劉庭芝 劉勇 多樹旺 孫曉剛 黎靜

        (39)通過高溫裂解酚醛樹脂制備氣體分離用炭膜——裂解溫度及臭氧后處理的作用分析 mohammad mahdyarfar toraj

        mohammadi ali mohajeri

        動態

        (46)納米植物炭黑 無

        研究論文

        (47)中孔炭負載二氧化鈦光催化劑的制備及降解甲基橙 因博 王際童 徐偉 龍東輝 喬文明 凌立成

        (55)co2捕集用具有多級孔結構納米孔炭的制備 唐志紅 韓卓 楊光智 趙斌 沈淑玲 楊俊和

        研究簡報

        (61)高分散性氧化石墨烯基雜化體的制備及其熱穩定性增強 張樹鵬 宋海歐

        (66)相互連接的碳微米球的制備與磁性 文劍鋒 莊葉 湯怒江 呂麗婭 鐘偉 都有為

        (71)碳化物衍生碳涂層的表面劃痕織構能降低摩擦 眭劍 呂晉軍

        動態

篇（6）

研究論文

(1)多壁納米碳管對磷酸鐵鋰正極材料熱穩定性及表面形貌的影響 mária filkusová andrea fedorková renáta

oriňáková andrej oriňák2 zuzana nováková lenka ?kantárová

動態

(7)第十一屆全國新型炭材料學術研討會征文通知 無

研究論文

(8)氧化硅包覆單壁碳納米管納米電纜的制備 張艷麗 侯鵬翔 劉暢

動態

(13)thc系列耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂 無

研究論文

(14)多壁碳納米管的對氨基苯磺酸鈉修飾及對cu^2＋的吸附性能 鄭凈植 胡建 杜飛鵬

動態

(19)《新型炭材料》2011年sci影響因子0．914 無

研究論文

(20)磁場處理對ldpe及其碳納米管復合材料電導特性的影響 韓寶忠 馬鳳蓮 郭文敏 王艷潔 蔣慧

動態

(25)西安誠瑞科技發展有限公司 高低溫炭化爐、液相（氣相）沉積爐、石墨化爐 無

研究論文

(26)碳納米管/鐵氰化鎳/聚苯胺雜化膜對抗壞血酸的電催化氧化 馬旭莉 孫守斌 王忠德 楊宇嬌 郝曉剛 臧楊 張忠林 劉世斌

(33)水輔助化學氣相沉積制備定向碳納米管 劉庭芝 劉勇 多樹旺 孫曉剛 黎靜

(39)通過高溫裂解酚醛樹脂制備氣體分離用炭膜——裂解溫度及臭氧后處理的作用分析 mohammad mahdyarfar toraj

mohammadi ali mohajeri

動態

(46)納米植物炭黑 無

研究論文

(47)中孔炭負載二氧化鈦光催化劑的制備及降解甲基橙 因博 王際童 徐偉 龍東輝 喬文明 凌立成

(55)co2捕集用具有多級孔結構納米孔炭的制備 唐志紅 韓卓 楊光智 趙斌 沈淑玲 楊俊和

研究簡報

(61)高分散性氧化石墨烯基雜化體的制備及其熱穩定性增強 張樹鵬 宋海歐

(66)相互連接的碳微米球的制備與磁性 文劍鋒 莊葉 湯怒江 呂麗婭 鐘偉 都有為

(71)碳化物衍生碳涂層的表面劃痕織構能降低摩擦 眭劍 呂晉軍

動態

篇（7）

李國紅與生物物理所研究員朱平經過四五年的密切合作與不懈努力，成功建立了一套染色質體外重建和結構分析平臺，利用一種冷凍電鏡單顆粒三維重構技術，在國際上率先解析了30納米染色質的高清晰三維結構，在破解“生命信息”的載體――30納米染色質的高級結構研究中取得了重大突破。朱平說，這一結構提示了30納米染色質纖維以4個核小體為結構單元，各單元之間通過相互扭曲折疊形成了一個左手方向的雙螺旋高級結構，它還明確了組蛋白H1在30納米染色質纖維形成過程中的重要作用。

篇（8）

納米貴不貴？好不好吃？

1983年，劉忠范大學本科畢業后便赴日留學。他先后在日本橫濱國立大學、東京大學取得了碩士和博士學位，并在東京大學和分子科學研究所做博士后。

攻讀博士期間，劉忠范師從國際著名光電化學家藤島昭先生做研究，他很為老師的工作精神所感動，年過半百仍撲在事業上。

自幼養成的勤奮習慣和藤島昭先生的表率，使劉忠范在日學習期間取得很大成功，獲得了日本政府獎學金并在《Nature》雜志上發表了學術論文。與中國不同的社會環境，也讓埋頭讀書不問世事的劉忠范更加開朗起來。這時，北京大學化學系的教授蔡生民找到了他，不止一次地邀請劉忠范回國，并且用真誠的話語

打動了他。

他選擇了北大。十幾年后回憶起來，劉忠范仍覺得，“北大是最適合我的”。

在研究領域，劉忠范選擇了納米。

人們接受納米有一個過程。1997年9月27日，北京大學成立了納米科技中心，這是中國高校的第一個跨院系、跨學科從事納米交叉學科研究的綜合性研究中心。劉忠范接到很多電話，有人問：“聽說你們搞出一種納米，貴不貴？好不好吃？”劉忠范只好幽默地回答他，“納米太小了，既不好吃，恐怕也吃不飽。”

近年來，納米技術掀起了陣陣熱潮，也漸漸出現在人們生活中。納米技術將為目前許多技術難題提供新的解決方案和思路，也會進一步提高人們的生活水平并有可能在很大程度上改變人們的生活方式。1986年諾貝爾物理獎得主羅雷爾說，曾重視微米科技的國家，今天都已成為發達國家，而納米科技則為人們提供了新的發展機遇，今天重視納米科技的國家必將在未來的高科技競爭中獨領。

科技部最年輕首席科學家

1994年，劉忠范申請了科技部攀登計劃項目，經費500萬元。劉忠范成為這個項目的首席科學家，也是當時科技部最年輕的首席科學家。他從此開始了納米攀登之旅。

“當時，我們是做納米級的信息存儲技術，相當于超級光盤。”劉忠范說，這個項目共有三個承擔單位，還包括當時的北大電子學系——現在的信息科學技術學院的吳全德院士、薛增泉教授以及吉林大學化學系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術的，尤其有感于我國微電子技術發展的曲折和落后現狀，而納米技術應該是一個難得的機會。因此，“我們之間產生了強烈共鳴，覺得應該醞釀一個計劃，大張旗鼓地在納米領域開拓——這就是北京大學納米科技中心成立的初衷”。

1993年，劉忠范回國后，他親手建立起光電智能材料研究室。起初什么都沒有，完全從零開始做。有幾間空房子，每一個插頭在什么地方，都要劉忠范自己設計后找人安裝，桌椅板凳都是他自己一件件買來的。搞前沿研究需要先進設備，為了購買這些設備，他省吃儉用，甚至到了摳門的程度。劉忠范花50多萬元買了一臺用于看原子和分子的STM儀器，這差不多是國內最早進口的洋玩意。儀器需要配置防震臺，由于資金緊張，劉忠范只能帶著學生親自動手。

創業是艱辛的。當年的劉忠范人稱“拼命三郎”，每天最早進樓的是他，最晚一個走出實驗室的還是他。由于總是工作到深夜，樓門早已關閉，因此他經常翻越化學樓的鐵門，“因此練就了一副好身手”，他自嘲道。

科研工作很辛苦，但也充滿了快樂。在劉忠范眼里，研究的一大樂趣就是和學生一道創造故事。學生一個錯誤的實驗設計帶來了熱化學燒孔存儲技術；一位女同學的頑固不化和他的堅持加包容收獲了石墨烯的偏析生長方法，進而開啟了石墨烯生長過程工程學研究之門。回憶起這些往事，劉忠范的臉上洋溢著成就感。

“要向兩頭進軍”

十幾年來，中國納米科技發展得飛快。從數量上看，已經與美國并駕齊驅，論文的檔次也越來越高，盡管原創性和影響力尚有待提高。劉忠范為中國納米的發展簡單勾勒了三部曲：科學、技術和工程。

談起與自己一同成長的北大納米科技中心，劉忠范說，北大的納米研究，總體上還處于納米科學的層面。經過十幾年的努力，已經取得了長足進步，在國內外擁有了一定的學術影響和地位，化學學院、信息學院和物理學院的納米團隊功不可沒。當然，我們還缺少重大突破，需要從高原到高峰的飛躍。

劉忠范特別推崇團隊精神和團隊文化建設。說起他的研究團隊，他總是強調，他所取得的些許成績，都是團隊成員共同拼搏、共同奮斗的結果。他的研究團隊，從最初的幾個人、十幾個人，發展到今天的幾十個人，不斷地壯大著，也形成了獨具一格的團隊文化。正是這樣的團隊文化，帶來了一個又一個的學術研究成果，也使北大成為國際知名的低維碳材料研究基地。他的信條是：人才決定潛力，機制決定效率，文化決定高度。

劉忠范最自豪的不是他發表的300多篇學術論文，而是培養了一批熱愛科學、熱愛納米的弟子。他的弟子絕大多數都在國內外知名學術機構從事科研工作。他更希望將來有一天他被稱為教育家，而不僅僅是一名科學家。

“ 責任是通向偉大的代價”，這是丘吉爾的一句名言。劉忠范深深地感受到越來越多的社會責任。兒時刻骨銘心的貧窮經歷使他對農村教育和失學兒童問題極為關注，并力所能及地為此做些事情。他設立的獎學金拯救了不少瀕臨失學的兒童。人生是永不停息的馬拉松。前人在指引著我們，后人在追趕著我們，我們始終處在激烈的競爭中。劉忠范正不斷翻山越嶺，向科學高峰攀登。（來源：科技日報，本刊有刪節）

篇（9）

IUTAM 大會委員會是一個常設委員會，負責每4 年1 次的世界力學家大會(ICTAM) 的組織工作。此前，我國學者周培源、林同驥、錢令希、鄭哲敏、王仁、莊逢甘、程耿東、白以龍分別擔任過大會委員會委員。

篇（10）

以基礎、應用基礎為先導 構建知識、技術創新的平臺

近年來，插入化學這一概念已逐漸被國際學術界認可并成為研究熱點，十年間發表的SCI論文數目幾乎增加了一倍，2004年達到2029篇。以長江學者段雪教授領銜的科研團隊通過這一前沿領域的研究，在國內外著名學術刊物上發表被SCI收錄研究論文100余篇，為完善和豐富超分子插層組裝理論做出了貢獻，奠定了在國際、國內相關研究領域的學術地位；近5年以來,共申報國際發明專利17項（已公開5項，并有2項進入國家階段），申報國家發明專利99項，授權國家發明專利32項、公開國家發明專利29項，針對結構與技術創新構筑了較為完整的自主知識產權體系。基于應用基礎研究和工程化及產業化的科技成果，2004年獲國家技術發明二等獎1項，2001年獲國家科技進步二等獎1項，還先后獲得省部級成果獎勵5項，形成了穩定的、有特色的、具有國際影響力的優勢研究方向。

開發共性、關鍵技術 為行業科技進步服務

作為一家具有行業特色的高校，學校針對行業中一些關鍵、共性技術，組織研究、攻關，并將成果及時在企業中推廣應用，這些成果在解決經濟建設、社會發展和國防建設中的重大問題方面做出了突出貢獻，產生了顯著的經濟效益和社會效益。

如，“丁基橡膠生產技術“于2002年8月用于工業生產中，生產結果表明，該技術已處于國際先進水平。這一關鍵技術的攻克為企業創造了5億多元的經濟效益。“大型高效攪拌槽/反應器的成套技術及裝置”這一共性技術的開發，結束了我國關鍵的大型攪拌槽/反應器設備長期依賴進口的歷史，與國內外技術相比，具有適應性強、單臺設備生產能力高、操作彈性大、性能價格比高等特點，有明顯的競爭優勢。“特殊物料分離技術”已應用在高粘度、易自聚、含固體顆粒物料等270多套裝置中。2003年對應用該技術的10家企業近三年的情況作了調查，他們開具的證明表明，三年內取得經濟效益13億元，節省蒸汽一百多萬噸，減少化學污染物料排放約4萬多噸。這一共性技術的開發應用，對推動行業的科技進步，大幅度提高生產能力、產品質量和經濟效益，減少能耗物耗和污染物排放等方面做出了重要貢獻。

上述案例說明，關鍵技術、共性技術對推動行業的科技進步，提高行業的國際競爭力有著十分重要的作用。與企業不同，學校開發的這類技術不求自身獨占，而總是力求讓更多企業使用，以充分發揮它在推動經濟和社會發展中的作用。

扶植、培育新的生長點 加強對高新技術的研究開發

近幾年，學校生物化工技術的研究開發得到了長足的發展，環境領域項目明顯增加，計算機應用技術研究持續發展，農業工程有關的研究工作開始顯現成效。在生物技術加工過程，特別是微生物發酵平臺技術和脂肪酶催化，在國內有一定的優勢。在生物資源和生物能源領域，開發了從青霉素菌絲體中提取麥角固醇、殼聚糖和氨基葡萄糖的新工藝，先后獲得2001年中國石油化工科技進步二等獎，2002年國家發明二等獎。酶法合成生物柴油的小試已于2004年1月通過了技術鑒定。在分離工程和中藥現代化方面，開發了中藥連續多級逆流多級萃取設備及工藝，獲中國商業聯合會科學技術進步一等獎、2005年國家科技進步二等獎。

依靠現代化工技術 改造和建立新型化工產業

現代化工技術主要特點是“綠色化，資源高效、集約化，進而改善產品結構，降低資源消耗并從根本上減少環境污染。”利用現代化工技術改造傳統化工基地，建立新型化工產業，提高其競爭力具有舉足輕重的作用。如：具有國際領先或先進水平的研究成果超重力技術，在長江學者陳建峰教授的帶領下，在較寬領域中進行了大量有關超重力高新技術的研究。學校首創超重力法制備納米材料技術，成功合成出納米碳酸鈣、納米阻燃劑、納米電子化學品、納米白碳黑、復合納米材料等產品，并成功實現納米碳酸鈣的大規模工業化生產；在世界上首先實現了超重力法油田注水脫氧的商業運行；協助美國Dow Chemical公司建成了世界上最大的超重力反應分離裝置，取得了巨大的經濟效益；多項超重力反應與分離示范技術已出口美國、新加坡和臺灣地區。中心在超重力反應與分離、制備納米材料技術以及高技術產業化方面走在世界的前列，取得了一批具有國際影響的成果：2001年獲北京市科技進步一等獎、2002年獲中國高校科學技術（發明）二等獎、2003年獲國家技術發明二等獎，近200篇，申請國際發明專利9項（已授權2項），申請國家發明專利35項（已授權10項）。

積極開展科研組織的創新

結合當前國家經濟社會發展的重大需求，在基地、團隊建設基礎上，學校組建安全科學與監控工程中心、國防新材料研究中心、資源與環境研究中心、能源工程研究中心。在這四個中心建設的指導思想中，首先改變了學科建設以學科點申報為導向和目標的習慣做法，其所涉及研究領域大多數尚未完整體現于現有學科專業分類體系中，而是緊密結合了經濟社會發展面臨的重大問題。學科專業是知識劃分和知識生產制度化的產物，學科制度通過規范有效地推動了學科新知識的增長，但同時形成了學科之間相對封閉甚至沖突，不利于學科之間的交流，從而在一定程度上抑制了學科內部的知識創新活力。其次，打破現行人員行政隸屬關系的壁壘，包括績效考核體系、利益分配管理辦法等方面對學科交叉與融合形成的人為阻滯因素。第三，通過人事聘任制度的深化改革，加強學科建設中個體責任意識，大力扶植各層次科技創新團隊。

加強統籌、協調 實現集成科學和技術、工程的重點突破

由于歷史原因，學校在科研基地建設方面相對薄弱。通過努力，學校近年新增2個北京市重點實驗室、2個教育部重點實驗室和1個教育部工程中心。

篇（11）

1研究形狀和趨勢

納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。

納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米Cu的決體材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒為7urn的Pd，屈服應力比粗晶Pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望，納米金屬間化合物 FqsAJZCr室成果的轉化，到目前為止，已形成了具有自主知識產權的幾家納米粉體產業，睦次鸚米氧化硅。氧化鈦、氮化硅核區個文的易實他借個緲陽放寬在納米添加功能陶瓷和結構陶瓷改性方面也取得了很好的效果。 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。

2國際動態和發展戰略 斯頓大學于1998年制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10－”bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。

最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上占有重要的份額。納米材料在醫藥方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將占有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占“老大”的地位。 為了使中國科學院在世紀之交乃至下一世紀在納米材料和技術研究在國際上占有一席之地，在國際市場上占有一份額，從前瞻性、戰略性、基礎性來考慮應該成立中國科學院納米材料和技術研究中心，建議北方成立一個以物質科學中心為基礎的研究中心（包括金屬研究所），在南方建立一個以合肥地區中國科學院固體物理所和中國科技大學為基礎的研究中心，主要任務是以基礎研究為主，做好基礎研究與應用研究的銜接和成果的轉化。 3國內研究進展

我國納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學”列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家“863”新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以后，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介人，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。