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标  题: 《世界纳米结构科学与技术的研究》 from LQQM
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Mar 23 01:51:07 2006)

《世界纳米结构科学与技术的研究》 
副标题：摘译自美国国家科学技术委员会报告 
作者：佚名 文章来源：中科院信息技术研究所 点 
【科研中国SciEi.com整理】许多国家和地区都开展纳米技术研究。纳米技术目前的发展水
平与50年代的计算机技术相当。本文主要介绍美日欧的纳米技术研究。 
   许多国家和地区都开展纳米技术研究。纳米技术目前的发展水平与50年代的计算机技术
相当。本文主要介绍美日欧的纳米技术研究。 
   科学突破，加上美国、日本、欧洲最近出现的一些研究计划以及澳大利亚、加拿大、中
国、朝鲜、新加坡、台湾等地的各种开创活动，使国际上对纳米科技的兴趣变得尤为显著
。各国对纳米技术的定义略有不同。这里提到的纳米技术定义源于对大小介于孤立原子/分
子与大块材料之间的体系的新的改进的物理、化学、机械与生物性能、现象与过程的开发
利用，其现象的范围和时间尺度与结构是类似的。它表征在原子、分子和大分子水平创造
和利用大小在0.1纳米（原子和分子级）到约100纳米的结构、元件和器件的能力。由于各
种不同过程中的结构小和时间短，出现了与大块材料不同的新性能。 
   据估计，纳米技术目前的发展水平与50年代的计算机和信息技术类似。致力于这一领域
的多数科学家预计，纳米科技的发展将对许多其它方面的技术产生广泛而重要的影响。以
下是世界上大部分重要的纳米技术研究计划总览。 
美国 
   美国各公共和私人资助机构，化学、计算机、制药及其它领域的大公司以及中小企业都
对纳米技术的竞争前研究计划提供资助。得到资助的大部分计划由专业研究计划演变而来
，只有几项被认为是主要研究纳米技术的。据估计1997年美国政府机构对该领域基础研究
的资助约为1.16亿美元。国家科学基金会享有美国政府投资中的最大份额，每年约6500万
美元，1997年的投入占其总体研究投资的2.4%左右。1998年它增加了对功能纳米结构研究
的支持，资助额超过1300万美元。 
   国家科学基金会在纳米技术领域的活动包括由先进材料和工艺计划支持的研究；为更高
速创造纳米粒子而进行新概念和基础研究的超微细粒子工程计划；国家纳米制造用户网；
纳米科学和工程仪器开发，以改进分子、簇、纳米粒子和纳米结构材料的原子级测量。目
前有一项活动是功能纳米结构的合成、加工及应用计划。 
   在美国，许多大型跨国公司、小企业和财团都在从事与纳米技术相关的研究开发活动。
道氏化学、杜邦、柯达、惠普、休斯电子、朗讯科技、摩托罗拉、德州仪器、施乐等都在
长期研究实验室建立了专门研究团体。据估计，它们的纳米技术研究总经费与美国政府资
助额相当。计算机和电子公司将其长期研究资源的一半拨给纳米技术计划。小型商业企业
都已在各个技术领域形成了一种竞争型的创新环境。市场小生境以及美国政府机构通过小
企业创新研究计划给予的支持形成了高技术企业的核心。1999财年国家科学基金会的大学
对小公司技术转让计划致力于纳米技术。半导体生产与技术研究所和半导体研究公司这两
个半导体加工财团都在进行用于无机表面功能纳米结构的重要研究活动。 
   在过去几年里，美国的许多大学建立了一系列纳米技术跨学科研究中心，使这一领域的
公共研究与教育基础设施不断扩大。 
   目前美国对纳米技术的兴趣甚广，并且一般散布到小团体中。最受重视的研究课题有：
具有工程性能的金属与陶瓷纳米结构材料；聚合物大分子的分子操纵；软纳米结构的化学
自组装技术；纳米结构涂料的热喷工艺和以化学为基础的技术；电子产品和传感器的纳米
制作；用于与能量相关工艺的纳米结构材料，如催化剂、软磁体；纳米机加工；航天器系
统的小型化。 
   另外，正在进行用于生化的神经通信与芯片技术研究；开发了计量学在纳米结构的热力
学性能、磁性、微磁模拟以及热动力学方面的应用；原子级的模拟已被确立为一种计算工
具；建造了纳米探针，用于以纳米级精度和皮秒时间分辨率研究材料结构和器件。尽管在
受控条件下由原子和分子构建纳米结构是最有希望的方法，但是材料结构重组和尺寸缩减
法仍将继续存在。探索性的研究包括量子操纵和原子控制手段，等级结构材料的计算机设
计、人造结构分子，有机与无机纳米结构的结合、生物拟态、纳米级机器人学、生物结构
对信息的编码与应用、DNA计算、相互作用的组织以及化学与生物试剂探测器。 
   在商业上可行的技术在美国已被应用于陶瓷、金属和聚合物的纳米粒子、纳米结构合金
、着色剂和化妆品、电子元件等。从科学发现到技术应用的时间间隔长短悬殊。目前纳米
技术在其它方面的应用有硬涂料、化学和生物探测器、通过纳米粒子进行的药物传送系统
、电子工业中利用纳米粒子浆进行的化学-机械抛光以及先进的激光技术。有几种纳米粒子
合成工艺几十年前就奠定了其科学基础，但大部分工艺的科学基础还正在研究。大部分纳
米粒子研究的技术基础开发工作还处于初级阶段，单靠产业界不能支撑建立科技基础设施
而需进行的研究工作。这是政府和私立机构支持基础研究所起的作用。 
   美国纳米技术研究的发展一直是在与各学科的其它研究课题公平竞争中进行的。这是美
国纳米技术研究工作相对较为零散而且在各学科、相关领域及经费来源方面出现部分重叠
的原因之一。这种情况在新兴的纳米技术领域建立竞争途径和促进创新性思想方面具有优
势；它在开发系统应用方面也有一定劣势。有一个进行机构间协调的"纳米技术团体"，其
目标在于在一定程度上改善目前这种状况。该团体成立于1997年，其成员来自12个政府资
助和研究机构，旨在加强纳米科学研究专业人员间的联系与合作。 
日本 
  在日本，"纳米技术"一词经常被用于专门描述为未来电子和计算机技术所需的半导体或
无机基底上的纳米结构构建以及描述纳米级测量仪器的开发。不过在与本报告定义的纳米
技术有关的其它许多领域，日本也有研究计划。 
   政府机构和大公司是日本纳米技术研究资金的主要来源，中小企业的作用很小。研究活
动一般集中在较大的工业、政府和大学的实验室内。日本资助纳米技术的三个主要政府机
构是通产省、科技厅和文部省。日本第一个关于超微细粒子的五年研究计划是在1981年由
尖端技术探索研究计划启动的。 
   据估计，通产省工业技术院（AIST）在1996和1997年每年用于纳米技术的预算约为600
0万美元（约占该院预算的2.2%）。国家跨学科研究促进会承担了三项AIST 计划：1.原子
技术联合研究中心（JRCAT），1992―2001年10年间预算约为2.2亿美元（1996年为2500万
美元）；2.簇科学研究计划，1992―1997年间经费约为1000万美元；3.仿生设计研究计划
，1992―1997年间经费为1000万美元，约有一半用于纳米技术。 
   据估计，1996年科技厅在纳米技术研究领域的投资约为3500万美元，主要资助物理化学
研究所、国家金属研究院、国家无机材料研究院、日本科技公司等五个组织。 
   文部省支持大学和国立研究所的纳米技术计划，同时也通过日本科学促进会（JSPS）进
行支持。最活跃的计划是东京大学、京都大学、东京技术研究所、东北大学和大阪大学的
计划。分子科学研究所和新型人造材料与物质的探索性研究计划促进面向下一代工业的新
的研究思路。JSPS资助的"为了未来的研究"计划在东北大学有一项有关"纳米结构控制的服
从于自旋的量子效应"计划。文部省对纳米技术计划的投资约为2500万美元。 
   通产省、科技厅和文部省1996年对纳米技术拨款共计1.2亿美元。 
   日本的大公司也推动纳米技术研究。重要的研究工作分布在6个研究所：日立公司（中
心研发实验室，纳米技术约占其长期研究经费的25%）；日本电气公司（基础研究实验室，
纳米技术约占其竞争前研究经费的50%）；日本电报电话公司（厚木实验室）；富士通公司
（量子电子器件实验室）；索尼公司和富士公司。 
    这些公司习惯上拨出其销售额的10%用于研究开发，其中约10%左右用于长期研究。日
本的一些纳米结构产品已具有相当的市场影响。日本一公司每年生产的电子学、光学和艺
术用的粒子的销售额超过400万美元。并且像美国一样，日本也有一些私人财团对纳米技术
的研究开发做出了更大的贡献。 
   在过去几年里，加强纳米技术研究基础设施建设得到两方面的支持：一是政府对基础研
究的总体投资增加；二是学术界和产业界有更多的研究人员选择纳米技术作为他们的主要
研究领域。潜在的工业应用是强大的促进因素。大部分实验室项目都采用了系统方法，包
括多种表征方法和加工工艺。日本一个特别的研究强项是仪器开发。在过去几年里，通产
省奖励大学、旨在鼓励大学临时聘用产业界研究人员的新计划，促进了大学和产业界的交
流。 
中国 
   自80年代中期以来，纳米科学和纳米技术在中国越来越受到重视。约3000名研究人员正
致力于这一领域的研究工作。为期十年的"纳米科学攀登计划"（1990―1999）和一系列先
进材料的研究计划是核心活动。中国科学院资助相对较大的研究团体，而中国国家自然科
学基金会主要为个人研究计划提供支持。有实力的领域是纳米探针和运用纳米管的生产工
艺的开发。中国物理学会和中国粒子学会致力于纳米技术传播。 
欧共体 
   在欧洲，国家计划、欧洲合作网络和大公司共同为纳米技术研究提供资金。欧洲的多国
计划如下：1.欧共体的ESPRIT 微电子学先进研究计划和BRITE/EURAM的材料科学计划中有
一部分是纳米技术方面的研究；2.PHANTOMS（中尺度体系的物理学和技术）计划是一个创
建于1992年的约有40个成员的网络，其目的在于促进纳米电子学、纳米组装、光电子学和
电子开关方面的发展；3.自1995年以来，欧洲科学基金会一直资助一个关于气相合成和纳
米粒子材料加工的网络（NANO），其目的是增进从事纳米粒子研究的气溶胶学界和材料学
界之间的联系。该网络包括18个研究中心，由杜伊斯堡大学和德尔夫特大学共同领导；4.
1996年建立了欧洲纳米材料财团（ECNM），其协调中心设在瑞士洛桑。该集团的目标在于
为解决纳米材料的技术难题进行基础研究，并增进研究人员和产业界之间的交流；5.1992
年以来电子学用有机材料的优秀网络（NEOME）一直有一些与纳米技术相关的计划；6.199
7年成立了欧洲精密工程和纳米技术学会（EUSPEN），由6个欧共体国家的企业和大学参加
；7.1996年建立了联合研究中心纳米结构材料网络，总部设在意大利的伊斯普拉。 
   预计欧洲第五个框架计划将会推出纳米技术方面的新计划，特别是在下一个四年计划中
将会增加纳米生物学方面的新内容。 
德国 
   德国联邦教研部为纳米技术提供强大的国家支持。夫朗和费学会、马普学会和几所大学
已成为这一领域的优秀中心。据估计，1997年教研部用约5000万美元的年预算支持纳米技
术计划。将要实行的两个最大的计划，其一是CESAR，该中心位于波恩，由州和联邦政府均
摊5000万美元经费，其约三分之一的研究是针对纳米科学的；另一个是位于卡尔斯鲁厄附
近的新建的研究碳增强材料的研究所。从1998年开始教研部将在德国兴建五个具竞争力的
纳米技术中心，研究课题范围很广，涉及从分子结构到超精密生产各个方面。 
英国 
   1988年英国发起一项网络计划（纳米技术联系计划），年度预算约200万美元。工程和
物理学研究委员会一直资助与纳米技术相关的材料学计划，1994―1999年共投入资金700万
美元左右，约100万美元专用于纳米粒子研究。为促进大学、产业界和政府实验室中的纳米
技术发展，国家物理实验室建立了一个论坛，叫做国家纳米技术计划。 
法国 
   法国国家科研中心（CNRS）在约40个物理实验室和20个化学实验室中开展了纳米粒子和
纳米结构材料研究计划。合成方法包括分子束和分子簇沉积、蚀刻、电化学、软化学和生
物合成等。各类研究团体的纳米技术活动都有增加，研究重点为分子电子学、大间隙半导
体和纳米磁学、催化剂、纳米滤光器、治疗难题、农业化学，甚至包括可塑性混凝土用水
泥。据估计，该中心将其预算的2%（约4000万美元）用于纳米科学和纳米技术计划，资助
60个实验室的500名研究人员。合作研究和生产纳米材料的公司有汤普森、圣戈班、罗纳―
普朗公司、液气公司和北部电子微电子研究所。另外还有"法国纳米技术俱乐部"，其宗旨
在于促进法国这一领域中的相互影响。 

摘译自美国国家科学技术委员会报告《世界纳米结构科学与技术的研究》 


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体谅；是接受，而不是忍受；是宽容，而不是纵容；是支持，而不是支配；是慰问，而不 
是质问；是倾诉，而不是控诉；是难忘，而不是遗忘；是彼此交流，而不是凡事交代；是 
为对方默默祈求，而不是向对方诸多要求；可以浪漫，但不要浪费；可以随时牵手，但不 
要随便分手。


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