納米技術(shù):開啟新的工業(yè)時代
http://m.casecurityhq.com 2007-08-23 08:30 來源:新華網(wǎng)
日前,我國科學(xué)家經(jīng)過多年努力,研制出能夠部分“精確制導(dǎo)”打擊腫瘤細胞的“遠程火箭”――納米級藥物,并進入臨床前研究階段,這使人們再次將目光聚焦到納米技術(shù)。
尺度縮小引發(fā)巨大變革
對于什么是納米科技,可謂眾說紛紜。中國科學(xué)院常務(wù)副院長、國家納米科學(xué)中心主任白春禮院士認為,所謂納米科技,就是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性),以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù),它使人類認識和改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子。納米科技的最終目標是以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。我國科學(xué)家最近研制出的用于腫瘤治療的藥物,其原理是指一種幾百納米大小的顆粒在外磁場的引導(dǎo)下在血管中承載和輸運藥物到指定區(qū)域再可控釋放,這將大大提高藥物的療效并降低毒副作用。
最早提出納米尺度上科學(xué)和技術(shù)問題的,是美國著名的科學(xué)家費曼。1974年,日本谷口紀南教授最早使用“納米技術(shù)”一詞描述精細機械加工。70年代后期,美國麻省理工學(xué)院德雷克斯勒提倡將納米技術(shù)作為專門的科學(xué)技術(shù)進行研究,但當時多數(shù)主流科學(xué)家對此持懷疑態(tài)度。上世紀80年代末、90年代初,納米科技才開始飛速發(fā)展。這在很大程度要歸功于當時出現(xiàn)的納米科技的“眼”和“手”――掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等微觀表征和操縱技術(shù)。
納米科技的陡然升溫不僅僅是因為尺度的縮小,更是由于它在推動人類社會巨大變革方面所具有的重要意義。納米科技的理論和概念一旦得到廣泛應(yīng)用,就將引發(fā)人類社會對客觀世界認知的革命,帶來觀念上的變革。同時,納米科技推動的產(chǎn)品微型化、高性能化和與環(huán)境友好化,將在新的層次上為人類可持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)和技術(shù)保證。尤為重要的是,由于納米科技具有創(chuàng)造新的生產(chǎn)工藝、新的物質(zhì)和新的產(chǎn)品的巨大潛能,因而它有可能掀起一場新的工業(yè)革命。正如美國《新技術(shù)周刊》指出:納米科技是21世紀經(jīng)濟增長的一個主要的發(fā)動機。
我國納米研究態(tài)勢活躍
長期以來,我國一直十分重視納米科技的研究,并取得了較大的進展。白春禮院士認為,“現(xiàn)在,整個國家的納米科技研究處于一個活躍、有序和快速發(fā)展的態(tài)勢?!敝锌圃簭纳蟼€世紀80年代即啟動了一系列重大科研計劃,在納米材料的基礎(chǔ)研究上取得了一批原創(chuàng)性的成果,并在實用納米技術(shù)方面獲得了一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果,部分接近產(chǎn)業(yè)化前期水平。[page_break]
2001年,我國成立了全國納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會,2001年7月下發(fā)的《國家納米科技發(fā)展綱要》規(guī)劃了建立全國性的納米科技研究發(fā)展中心和以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)化基地,以促進基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化的協(xié)調(diào)發(fā)展。2006年初,國務(wù)院制定的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006―2020)》將納米科學(xué)列入了這段時期內(nèi)基礎(chǔ)科學(xué)研究的4個主要方向之一,將納米材料和納米器件作為發(fā)展先進材料的重點目標。
國家的規(guī)劃帶來了全國納米研究熱。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前,國內(nèi)已有50多所大學(xué),中國科學(xué)院的20多個研究所,300多家企業(yè)在從事與納米科技相關(guān)的研發(fā),并有一支來自研究所、大學(xué)和企業(yè)的3000多人的研究隊伍。與此同時,中國還建立了若干跨學(xué)科研究中心,通過資源共享,促進和加強從事不同領(lǐng)域研究機構(gòu)之間的合作。在北京成立的國家納米科學(xué)中心和在上海成立的國家納米技術(shù)工程中心都是對跨學(xué)科合作研究和促進技術(shù)轉(zhuǎn)化的重要補充。
由于政府的高度重視、科學(xué)規(guī)劃和科研人員的艱苦努力,我國在納米科技的基礎(chǔ)研究方面取得了一系列重要進展,尤其是在納米材料、納米結(jié)構(gòu)的檢測與表征、納米器件與加工技術(shù)、納米生物效應(yīng)等領(lǐng)域。
“十五”期間,由我國研究人員撰寫的與納米科技有關(guān)的論文數(shù)以年均30%左右的速度增長。美國《科學(xué)引文索引》核心期刊發(fā)表論文數(shù)統(tǒng)計顯示,近年來,中國納米科技論文總數(shù)已位居世界前列,其中不乏在《科學(xué)》、《自然》等著名科技期刊上發(fā)表的研究結(jié)果。從這些數(shù)據(jù)中,也不難看出近年來我國納米科技發(fā)展的活躍態(tài)勢。
加強合作推動產(chǎn)業(yè)化
“不過也應(yīng)該看到,我國在納米科技研究方面依然存在不足之處。”白春禮院士認為,目前,我國納米材料研究的基礎(chǔ)設(shè)施還相對薄弱,納米材料的設(shè)計與創(chuàng)新能力不強,自主知識產(chǎn)權(quán)不多。在對納米新材料的物性檢測和表征以及納米器件的探索方面,我國的研究工作受條件所限,研究力量比較薄弱。國內(nèi)的研究工作主要集中在研究基礎(chǔ)相對較好、設(shè)備設(shè)施相對齊全的高等學(xué)校及科研院所。雖然我國已有1000余所大學(xué)和研究機構(gòu)發(fā)表了與納米科技有關(guān)的論文,但是絕大多數(shù)研究成果僅來自20多所著名的大學(xué)和研究單位,工業(yè)界對納米科技研發(fā)的重視程度還亟待加強。
為了吸收國際先進研究成果,推動中國納米科技研究和產(chǎn)業(yè)化,我國加大了與國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界間的交流與合作。2005年,北京化工大學(xué)和新加坡納米材料技術(shù)公司共建的納米技術(shù)研究中心,開始與3M、德國巴斯夫(BASF)等國際著名公司開展合作研究。2006年,僅德國巴斯夫公司就與我國的35家大學(xué)和研究單位簽署了51個有關(guān)大分子材料、工業(yè)催化劑研究、納米技術(shù)和生物技術(shù)的研究課題。國家納米科學(xué)中心也和日本三菱公司以及德國Merck公司合作發(fā)展復(fù)合材料的項目。
在推動國際合作的同時,中科院在2006年強化了和地方政府的合作,成立了蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所,加強在納米領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)化。
“遠程火箭”成功的產(chǎn)業(yè)化之路,也具有很好的示范作用?!凹{米藥物是一個極富挑戰(zhàn)和充滿機遇的領(lǐng)域。現(xiàn)在納米藥物由于工藝要求高、成本高,很難批量生產(chǎn),我們的這一技術(shù)非常簡單有效,顯示出良好的工業(yè)化前景”,組裝成功藥物“遠程火箭”的中科院生物物理研究所研究員梁偉說,“目前已經(jīng)有一個轉(zhuǎn)化了,轉(zhuǎn)化了100萬元?!?
[page_break]
相關(guān)鏈接
世界各國競相實施納米科技
為搶占先機,爭奪在納米技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,世界各國紛紛加大投入,實施納米科技計劃。
美國早在1991年就制定了納米技術(shù)研究計劃,從1999年開始,又把納米科技列為21世紀前10年11個關(guān)鍵領(lǐng)域之一。2000年,美國率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃,其宗旨是整合聯(lián)邦各機構(gòu)的力量,加強其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀納米技術(shù)研究開發(fā)法案》,這標志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃,從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。
日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟復(fù)興”的關(guān)鍵。其第二期科學(xué)技術(shù)基本計劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點研發(fā)領(lǐng)域,并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源的落實。日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針,積極推進從基礎(chǔ)性到實用性的納米技術(shù)研發(fā)。
歐盟2002至2007年實施的第6個框架計劃,也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計劃將納米技術(shù)作為一個最優(yōu)先的領(lǐng)域,有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略,促進歐洲納米技術(shù)發(fā)展。
法國從2003年開始實施國家納米科技投資3年計劃:2003至2005年投入5000萬歐元,用于納米科學(xué)基礎(chǔ)研究;建立5個納米技術(shù)研究中心和“國家微米和納米研究網(wǎng)絡(luò)”項目;近10年來最大的工業(yè)投資項目――法國電子納米技術(shù)中心,也于2003年2月27日正式啟動。