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2008年，美國(guó)研究人員宣布新開發(fā)出一種納米材料，它對(duì)可見光的吸收率超過99.9%，是目前已知的顏色最黑的材料。由于這種材料幾乎能吸收所有入射的可見光，因此它在太陽能的收集和利用方面可能具有較大應(yīng)用潛力。圖為研究人員在用這種材料進(jìn)行光反射實(shí)驗(yàn)。新華社/路透 |
2000年美國(guó)正式發(fā)布“國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃”(NNI)，提出發(fā)展納米科技的戰(zhàn)略目標(biāo)和具體戰(zhàn)略部署，標(biāo)志著美國(guó)進(jìn)入全面推進(jìn)納米科技發(fā)展的新階段。NNI是一項(xiàng)跨部門的系統(tǒng)工程，旨在確保美國(guó)在納米技術(shù)方面的領(lǐng)先地位，同時(shí)也為提高國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力提供支持。
光學(xué)新材料和生物分子追蹤應(yīng)用是研究熱門
NNI實(shí)施以來美國(guó)在納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究方面取得突破。在應(yīng)用研究和產(chǎn)品開發(fā)方面，美國(guó)在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等四大熱點(diǎn)領(lǐng)域快速發(fā)展，其中在光學(xué)新材料和生物分子追蹤兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用是研究熱門。
微電子制造：光刻技術(shù)
在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，目前美國(guó)納米技術(shù)專家把納米級(jí)的半導(dǎo)體材料做成晶體管。這樣，一塊芯片上就可以容納更多晶體管，從而使芯片的運(yùn)算速度比傳統(tǒng)的硅芯片提高上千倍。這一研究方向在2001年取得基礎(chǔ)性突破后，在應(yīng)用研究中越來越熱。
IBM已于2002年開發(fā)出碳納米管高效能晶體管，用微機(jī)械電子系統(tǒng)技術(shù)制成太位存儲(chǔ)器;在集成電路芯片的制造方面，也開始應(yīng)用超紫外光刻技術(shù)等，使芯片制造實(shí)現(xiàn)了由微米向納米的技術(shù)飛躍。不久的將來，分子電子學(xué)技術(shù)將徹底取代微電子技術(shù)，芯片制造將進(jìn)入分子納米技術(shù)時(shí)代。
結(jié)構(gòu)化學(xué)：納米生物技術(shù)
目前，美國(guó)的科學(xué)家正在研究重組DNA分子，該項(xiàng)研究對(duì)于解構(gòu)和測(cè)定新的基因排序具有開拓性意義。在生物分子追蹤領(lǐng)域，科學(xué)家把某種納米顆粒“粘”在生物分子上，然后利用納米顆粒的發(fā)光特性研究生物分子的行蹤，這對(duì)研究艾滋病病毒等在人體內(nèi)的活動(dòng)過程十分有益，該項(xiàng)研究有望在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破。
納米技術(shù)：應(yīng)用于更多領(lǐng)域
在微機(jī)械系統(tǒng)方面，美國(guó)已成功研制出可控納米馬達(dá)、納米電動(dòng)機(jī)、納米激光器、納米彈簧等成果，其開發(fā)出的可控納米馬達(dá)由一種自旋蛋白質(zhì)片段制成，寬度僅為11納米，可在未來用于驅(qū)動(dòng)諸如藥物傳輸系統(tǒng)等納米機(jī)械。此外，納米在能源領(lǐng)域的應(yīng)用也成為新的關(guān)注點(diǎn)，納米儲(chǔ)氫技術(shù)已成為重點(diǎn)項(xiàng)目。美學(xué)術(shù)界注重尋找可能用于儲(chǔ)氫的納米材料纖維，有關(guān)實(shí)驗(yàn)室已將儲(chǔ)氫纖維做到平均直徑在35納米的水平。
與此同時(shí)，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)為納米醫(yī)藥機(jī)器人、納米定向藥物載體、納米在基因工程蛋白質(zhì)合成中的應(yīng)用等具有潛力的應(yīng)用方向。微電子及信息技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用方面的開發(fā)熱點(diǎn)，包括納米電子元器件二極管、納米傳感器等。化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用熱點(diǎn)是利用納米材料提高催化劑的效能，包括用于燃料電池的催化劑等。
“國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃”催生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)
“國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃”實(shí)施幾年來，美國(guó)成功保持了在納米技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位，同時(shí)通過納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化合作催生出新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
一、協(xié)調(diào)各部門研發(fā)投入，促進(jìn)合作和資源共享
NNI成功協(xié)調(diào)了從聯(lián)邦政府到各級(jí)政府和部門對(duì)納米技術(shù)研發(fā)等各領(lǐng)域的投入。各參與部門支持從前沿基礎(chǔ)研究到市場(chǎng)化的技術(shù)研發(fā)。另外，各部門通過合作機(jī)制建立了一整套優(yōu)先協(xié)作項(xiàng)目并共享資源，這些都有效地促進(jìn)了美國(guó)納米技術(shù)的發(fā)展。
奧爾巴尼納米中心是世界最大的納米技術(shù)研發(fā)中心之一，該中心依托于紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校，致力于加快高技術(shù)產(chǎn)品的商業(yè)化。該中心通過提供技術(shù)孵化、集成測(cè)試等支撐服務(wù)，幫助企業(yè)克服技術(shù)、市場(chǎng)和商業(yè)發(fā)展各項(xiàng)障礙，形成納米技術(shù)產(chǎn)品的大規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)布局，成為州政府、聯(lián)邦政府、研究院所及產(chǎn)業(yè)界合作的一個(gè)典范。
二、加強(qiáng)納米技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提供硬件支撐
2002-2003財(cái)年，NNI啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“國(guó)家納米技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)”的行動(dòng)。該行動(dòng)配合納米技術(shù)卓越中心的建設(shè)，注重整合現(xiàn)有資源，集中力量，完善和提升基礎(chǔ)設(shè)施水平，目的是在全美建成能保證納米技術(shù)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究有效進(jìn)行的設(shè)備支撐體系。到2005年，全國(guó)50%以上的國(guó)家研究機(jī)構(gòu)配備有納米研究所需的設(shè)施。
三、基礎(chǔ)和應(yīng)用研究雙管齊下，各學(xué)科交叉融合
在基礎(chǔ)研究方面，NNI利用國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及大學(xué)的科研優(yōu)勢(shì)，投入相當(dāng)大的人力和財(cái)力，著力在生物系統(tǒng)、納米器件與系統(tǒng)等方面進(jìn)行研究。在應(yīng)用研究方面，則明顯表現(xiàn)出國(guó)家需求及產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。
NNI所產(chǎn)生的多學(xué)科合作的研究模式極大提高了基礎(chǔ)研究的效率，也使得應(yīng)用研究具有更大影響力。納米技術(shù)與信息技術(shù)及生物技術(shù)的交叉融合、協(xié)同發(fā)展，使得基礎(chǔ)研究的成果得以成為應(yīng)用技術(shù)的依托點(diǎn)，促成技術(shù)飛躍。
四、注重成果轉(zhuǎn)化，搶占市場(chǎng)先機(jī)
作為一個(gè)基礎(chǔ)性的新興領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)界對(duì)納米技術(shù)已產(chǎn)生強(qiáng)烈需求，特別是在信息技術(shù)和生物制藥領(lǐng)域。NNI在強(qiáng)調(diào)將研究成果盡快轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新技術(shù)的同時(shí)，美國(guó)納米技術(shù)轉(zhuǎn)讓行為的最基本途徑是從研發(fā)到產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的延伸。
五、將培養(yǎng)納米高技能人才置于優(yōu)先地位
高技能的就業(yè)大軍對(duì)于納米技術(shù)的研發(fā)至關(guān)重要。NNI將納米知識(shí)教育和專業(yè)技術(shù)人才的培訓(xùn)置于未來工作的優(yōu)先地位。目前，美國(guó)25%的研究型大學(xué)開設(shè)納米科學(xué)與工程課程，十二年級(jí)(高三)學(xué)生也接受納米技術(shù)知識(shí)的教育。
(科技部國(guó)際合作司供稿) |