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中国纳米白皮书:科研论文数占全球1/3,是美国的两倍

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纳米科学是在纳米尺度(从原子、分子到亚微米尺度之间)上研究物质的相互作用、组成、特性与制造方法的科学。它汇聚了现代多学科领域在纳米尺度的焦点科学问题,促进了多学科交叉融合,孕育着众多的科技突破和原始创新机会。同时,纳米科技对高技术的诞生,对我们的生产、生活也将产生巨大的影响。

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中国科学院院长白春礼 本文图片均来自微信公号Nature自然科研

从上世纪八十年代开始,纳米科技引起了人们的广泛关注。2000年美国率先发布了“国家纳米技术计划(NNI)”掀起了国际纳米科技研究热潮。中国高度关注纳米科技发展,与国际同步进行了布局,于2000年成立了国家纳米科技指导协调委员会,2003年成立了国家纳米科学中心,在国家中长期发展规划中部署了纳米科技研究计划,同时,基金委和中国科学院也都部署了纳米科技相关研究。这些措施极大地推动了中国纳米科技的发展。

施普林格 • 自然集团、国家纳米科学中心、中国科学院文献情报中心共同合作,编制了中国纳米白皮书,从高水平文献发表、专利申请、重点发展领域分布、国际合作网络等视角,运用大数据分析和可视化方法,综合专家解读和意见,科学详实地揭示出近年来中国和世界纳米科技的发展态势。文章定性分析与定量分析相结合,主观判断与客观数据相印证。该报告,一方面,让我们看到了过去二十年,纳米科技在世界范围得到了很大的发展,对人类社会生活进步产生了巨大影响;另一方面,我们也看到相关领域的变迁和影响。纳米科学研究和技术应用已经遍布材料与制造、电子与信息技术、能源与环境、以及医学与健康领域。与此同时,纳米技术的迅速发展给社会带来的巨大影响也带来了伦理和安全问题,潜在风险值得关注和研究。

报告显示,中国在纳米科学领域已成为当今世界纳米科学与技术进步重要的贡献者,是世界纳米科技研发大国,部分基础研究跃居国际领先水平。中国纳米科技应用研究与成果转化的成效也已初具规模。在专利申请量方面,中国位于世界前列。这些都与中国在纳米科技领域的持续投入密切相关,同时也展示了中国纳米科技研究正在实现从量的增加到原创以及质的转变,并更加关注纳米科技的产业化应用。

展望未来,纳米科技面临诸多机遇和多方挑战。我们需要实现对于纳米尺度基础研究的突破,需要加快填补基础与应用之间的沟壑,更需要满足更多来自于世界能源、环境与健康领域的重大需求。为此,我们将进一步加大创新人才的培养,加快构建和培育价值链和创新链,开展更加广泛和有效的全球合作。希望通过我们的共同努力,纳米科技在基础前沿领域能实现更多原创性突破,更多应用成果开花结果、落地生根,服务国家、造福人民,为中国早日建成世界科技强国作出应有的贡献。

从一颗小种子到参天大树

25年前,《 自然》在东京召开了一次会议,汇集了当时一个新兴研究领域的世界顶尖专家。该领域研究的是从原子尺度上了解和操纵物质1,他们称之为“纳米技术”。不过,不是所有人都喜欢这个名字。Don Eigler曾利用单独排放的氙原子在镍表面上拼出字母“IBM”,这成为该领域最具标志性的图像之一,但他对是否存在纳米技术表示了怀疑。 来自IBM的另一位代表Paul Horn则认为,尽管他们可使用的工具是“奇妙的科学工具”,但预计未来25年内这不会对主流电子技术产生任何影响。

1992年,全球只有屈指可数的几个实验室,主要是物理或化学实验室,在开展纳米尺度的物体研究——将其描述为纳米科学,或许要比纳米技术更合适。当时,并没有专门针对这个领域的期刊,而且勉强算起来也只有六家研究机构在其名称中使用了“纳米”这个前缀。如今,在科睿唯安(Clarivate Analytics)发布的2016年度《期刊引用报告》中,“纳米科学与纳米技术”分类下已有86本期刊。在数码科研(Digital Science)所维护的全球研究识别符数据库(Global Research Identifier Database)当前收录的研究机构中,已有192个研究机构明确在其名称中使用了纳米科学或纳米技术。

虽然我们掌握的技术还无法实现在原子尺度上建构事物,但是事实证明,该领域许多奠基人所主张的谨慎是过于悲观的。现在,计算机芯片常规制造尺寸仅有几十个纳米大小,IBM 最近宣布推出的商业化量产芯片,其晶体管大小仅为5纳米。许多电视机的发光元件采用了被称为量子点的纳米级荧光粒子。目前使用了纳米技术的产品还有涂料、防晒霜、药物、太阳镜、污染检测器和基因测序仪等,林林总总,不胜枚举。

中国早就意识到纳米科学对其科学、技术和经济发展的潜在贡献。2003年,中国科学院和教育部共同成立了国家纳米科学中心。其成功的关键在于中国最优秀研究机构的代表——清华大学、北京大学和中国科学院都参与其中。过去二十年,在国家纳米科学中心、中国科学院科研院所和国内一流大学等机构的共同推动下,中国已成为当今世界纳米科学与技术领域的领先国家。

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在这份白皮书中,我们将首先概述中国纳米科学与技术的现状。然后,在第二部分中简要介绍该学科的发展历史和迄今以来的里程碑事件。这包括纳米科学如何改变构成我们世界的各种材料,如何改变通讯方式,如何发展新能源及提高新能源的使用效率,以及如何帮助诊断和治疗疾病等。

在第三部分,我们将通过实际的数字来展现纳米科学这门学科的兴起,以及中国快速发展成为该学科领导者的情况。我们将聚焦于相关的论文产出,特别是对该领域有最大影响力的论文。借助自然科研最新开发的纳米科学研究平台Nano(http://nano.nature.com),我们希望能提供一些定性的看法,展现中国在该领域的优势、不足和新兴的研究领域。我们还将评述中国相关领域的专利产出情况。

在第四部分,我们将呈现一些业内专家在访谈中所表达的对于中国纳米科学发展现状和未来发展方向的看法,以及研究机构、资助机构和决策者如何才能继续推动该领域的蓬勃发展。

纳米科学与技术的过去、现在和未来

纳米科学,简而言之,主要研究的是尺度在1到100个10亿分之1米,即1-100纳米之间的极小物体。在如此小的尺度上,材料的物理、化学和生物学特性跟宏观尺度的物体相比, 会大相径庭——通常有巨大的差异。比如,低强度或脆性合金会获得高强度、高延展性,化学活性低的化合物会变成强力催化剂,不能受激发光的半导体会变得能够发射强光。纳米尺度级的处理能够改变物质属性,这对大多数的科学、技术、工程和医学领域都具有实用意义。

纳米技术发展的里程碑

纳米科学和技术作为一个独立的研究领域, 是最近才发展起来的。大家通常都老生常谈地引用费曼(Richard Feynman)去世后才出名的演讲作为该领域的开端 —— 即1959年他在加州理工学院的演讲“(微观)之下还有充足的空间(There’s plenty of room at the bottom)”。费曼在演讲中指出,如果可以控制单一原子,理论上可以在大头针的针头上写下整套大英百科全书的内容。但是这次演讲在随后几十年,仅有少数几次的引用。“纳米技术”这个术语直到1974年才出现,由谷口纪男在论文“关于‘纳米技术’的基本概念”里首次提出,他介绍了如何运用离子溅射在硬质表面蚀刻形成纳米结构。

不过,纳米材料的使用可追溯到几个世纪前,例如其在陶瓷釉和有色窗玻璃染色剂中的使用。领先费曼控制单一原子的设想大约一个世纪,英国物理学家、电磁学先驱法拉第(Michael Faraday)已阐述了光的波长相关散射(丁达尔现象),其研究对象是通过化学方法制备的金胶体悬浮液。他注意到金的胶体悬浮液颜色会随着金纳米颗粒的大小发生变化,并意识到极小黄金颗粒的存在。

意识到通过控制原子来改造世界的可能性是一回事,如何实现却完全是另一回事。从这个意义上说,开发用于观察和控制物质的工具一直在决定着纳米科学与技术发展的时间表。最先被开发出来的工具是1931年由Ernst Ruska 和Max Knoll发明的电子显微镜——尽管历经几十年的发展这些设备才达到原子级别的分辨率。但真正宣告纳米时代到来并进入公众视野的是1990年Don Eigler及其同事展示了在镍表面通过摆放单个氙原子能够拼写出‘IBM’三个字母, 当时他们使用 的是Gerd Binnig和Heinrich Rohrer在九年前发明的扫描隧道显微镜。

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同样在20世纪80和90年代,科研人员开始将光学仪器分辨率的极限推进到纳米领域。可见光的波长起点大约在400纳米,按照传统的理解, 可见光并不适用于观测与纳米技术相关的100纳米以下的结构。1928年,Edward Hutchinson Synge提出了‘近场’显微镜的构造,用以突破所谓的‘阿贝衍射极限’,即制约传统显微镜分辨约250纳米以下结构的限制。但直到1994年,Stefan Hell和Jan Wichmann才提出第一个可实施的方案,即超分辨率荧光显微镜(stimulated-emission-depletion,STED显微镜),实现远小于前述250纳米尺寸限制的分子尺度光学成像。

纳米尺度研究能力的提升起初让人们发现了许多天然形成的纳米结构。1981年,俄国物理学家Alexei Ekimov和Alexander Efros在研究掺杂半导体的玻璃时,发现了内嵌的纳米级结晶体,后被称为半导体量子点。仅仅几年后,贝尔实 验室的Louis Brus展示了在溶液中合成这种颗粒的方法。

1985 年, 美国莱斯大学的Harold Kroto, Sean O’Brien, Robert Curl和Richard Smalley发现了富勒烯(C60)——这是一种完全由碳原子组成的、形如足球并且异常稳定的分子。这打破了碳只有石墨和金刚石两种同素异形体的传统认知,并开启了化学家的想象力,令他们开始思考合成比之前设想要大得多的一系列新型分子结构的可能性。1991 年,饭岛澄男报告合成了碳纳米管——一种具有特殊电子、热学、机械性能的材料,为这种管状纳米结构的广泛应用铺平了道路。

随后不久,Charles Kresge及其同事发明了可过滤分子的介孔纳米材料MCM-41和MCM-48,现已广泛应用于石油炼化、污水处理及药物输送。1990年代后半期,Charles Lieber, Lars Samuelsson和Kenji Hiruma领导的团队开发了合成晶状半导体纳米线的技术——为推动纳米技术进入光子学和光电学领域又迈出至关重要的一步。2004年,Andre Geim和Konstantin Novoselov实现了单层石墨烯的分离,获得单原子厚度的二维碳原子结构,开启了通向不可限量的未来技术的大门。超轻、高柔性、高强度、高导电性等特点使得石墨烯被誉为一种新的神奇材料。

1990年代末和本世纪初,纳米技术更多地投入应用。1998年电子墨水的发明就是一例,这是一种类似纸张的显示技术, 墨水由极小的胶囊组成,现已广泛应用于Kindle等电子阅读器产品。另一个例子是1988年Albert Fert 和Peter Grünberg发现的巨磁阻效应,据此开发的磁性读出头大幅缩小了电脑硬盘的尺寸,并提高了存储容量。Ekimov, Efros, Brus(及其他众人)发现并开发的量子点也得到了广泛的实际应用,这包括平板电视背光源,以及用于活体细胞和组织内最小结构成像的染色剂。

纳米技术的社会影响力

纳米级材料的研究规模虽然比较小,但对我们生活方式的潜在影响却很大。全球各地的科学家和工程师们都在对这个微观世界展开新的探索,并将其科学发现转化为新的产品和技术,由此重塑了一系列的产业,主要是材料和制造业、电子和信息技术、能源与环境,以及医疗与健康产业。由于具有广泛的社会影响力,纳米技术的快速发展也随之带来伦理和安全问题,需要我们在享用纳米技术预期的成果之前加以解决。

材料和制造

纳米技术的优势主要体现在通过控制原子级或分子级的物质所创造的新材料上。由于具备理想的机械、化学、电学、热学或光学性能,这些新型纳米材料被应用于日常用品及工业制造之中。

威尔逊中心曾发起一个关于新兴的纳米技术的项目,根据其中的一份制造商清单估计2,市场上有 1600 多种基于纳米技术的消费产品。纳米材料在健康和健身产品中的应用最广,例如化妆品、个人护理用品和服装等。普通的电吹风或直发器就有可能使用纳米材料降低重量或延长使用寿命。防晒霜已使用了从皮肤表面上看不到的纳米二氧化钛或氧化锌等防晒成分。纳米工程制备的纤维被用于制造防皱、防沾污的衣物,不仅质轻,甚至还可能防止细菌的滋生。纳米材料还被应用于各类产品中,从轻便、刚性好的网球拍、自行车和箱包,到汽车零件和可充电电池等。

在制造业,纳米结构的材料被用于机器零件的表面涂层或润滑剂中,以减小磨损、延长机器使用寿命。具有纳米结构的合金,由于强度高、耐久、质量轻的特点,是制造飞机和航天航空零部件的理想高性能材料。它们被用于制造机身、过滤材料及其他零部件,带来更强的耐蚀、抗震和防火性能,以及优良的强度 - 重量比。金属、氧化物、碳和其他化合物的纳米颗粒也是很好的催化剂,在石油精炼、生物燃料等领域有着重要的工业应用。由于出色的表面积 - 体积比、高催化活性及低能耗的特点,纳米催化具有多种优势,如最优的原料利用率、高能效、最低限度的化学废料排放,以及更高的安全性等。

信息技术

纳米技术作为促进信息技术和数码电子行业发展的关键驱动力,进一步提升了诸多电子产品的性能,如电脑、手机和电视等。

英特尔公司的共同创始人Gordon Moore在1965年提出了著名的摩尔定律——集成芯片上的晶体管数量每年就会翻倍(后修改为每两年翻倍)。彼时,纳米技术还在发展的初期。由于纳米技术的进步,集成芯片和晶体管已如摩尔所预测的那样,变得越来越小,计算速度却日趋提高,尽管摩尔定律近年来正在逐渐失效。2016年诞生了世界上首个1纳米的晶体管。该晶体管由碳纳米管和二硫化钼,而不是硅制备而成,展示了进一步缩小电子器件尺寸的潜力,使得摩尔定律至少能在一段时间里继续有效。

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人们对纳米材料物理特性的深入理解推动了量子器件的发展,其应用遍及光感应、激光和晶体管,实现了更低能耗下的高速数据传输。元器件如采用了纳米级的半导体量子点,就可以感应或发射单个光子,器件在应用到加密系统中之后,就可以提升信息系统的性能和安全性。量子点或无机半导体纳米晶体的另一个应用领域是显示屏产业。由于纳米技术,电视、计算机和移动设备的显示屏就可实现超高清、节能、甚至可弯曲,并产生更加逼真的图像。人们在设计新型透明导电材料时采用了碳纳米管或银纳米线,这为开发各种使用柔性屏幕的电子设备开启了大门。

能源和环境

纳米技术可促进可替代能源的发展,提高能源使用效率,并为环境治理提供新的解决方案,因此有助于环境保护事业。在传统的能源领域,基于纳米技术的方法或新型催化剂使得石油和天然气的开采以及燃料的燃烧变得更加高效,这减少了发电厂、交通工具及其他重型设备的污染和能耗。

多年以来,科研人员通过在底层材料和结构上应用纳米工程,来提高光伏发电设备(将太阳能转化为电能)的性能并降低成本。例如,他们在这些设备里导入量子点,以吸收更多的阳光。另外,他们使用低温条件下能在低成本的衬底材料上生长的材料,如钙钛矿型金属 - 有机化合物和导电聚合物,为包括硅在内的传统光伏材料提供低成本的替代物。

除了有助于提高阳光采集效率,纳米材料还可用于废热转化,如将汽车尾气转化为有用的能量。再如,人们开发了可将二氧化碳转化为清洁燃料甲烷的纳米颗粒,以及能提高氢气制备产能的纳米光催化剂,这都提升了发展新的可再生能源的前景。

在能源存储方面,由于纳米结构的电极材料能够支持更多不同的电化学反应,因此可用来提高可充电电池的容量和性能。这不但能增加新一代电池的存储容量,还能减轻电池重量,从而提高电动汽车这类交通工具的效能和续航距离。

纳米技术还可用于水处理和污染物的清理。例如, 二硫化钼(MoS2)薄膜等纳米材料能以更高效的过滤性促进盐水淡化,而多孔质的纳米材料可以像海绵一样吸收水中的重金属和浮油等有毒物质。纳米颗粒还可通过化学反应清除工业用水中的污染物。此外,纳米纤维能够吸附空气中的微小颗粒,因此可用作净化空气的滤网。

纳米技术在环境治理中的应用还包括空气、水和土壤中污染物的检测。由于其独特的化学和物理特性,纳米颗粒对化学或生物试剂的灵敏度更高,因此可用在传感器中鉴别有毒物质,这要比传统的现场测试方法更加简单快捷,甚至能在检测的同时去除污染物。

医疗和健康

可以说纳米技术最成熟的形式就是生命本身所表现出来的形式。从细胞器一直到底层的核糖体、DNA、ATP,这些生物系统为纳米科学家提供了源源不断的灵感源泉。或者,正如合成生物学家Tom Knight曾说过的那样,“生物学就是在发挥作用的纳米技术!”正因如此,纳米技术对医疗和健康产业的影响日趋显著,并在药物输送、生物材料、造影、诊断、活性植入及其他医疗应用中得到了稳步发展。

纳米技术在生物医学方面最引人瞩目的应用或许是被称为纳米孔基因测序技术的出现。其工作原理是利用电场驱动每个DNA单链穿过薄膜上纳米尺寸的孔,即纳米孔。当DNA单链通过纳米孔时,记录孔上产生的电流变化,从而识别出单链上的基因编码序列。该技术有望大幅降低基因测序成本并提高测序速度。

纳米技术另外一个富有前景的医学应用是药物输送。纳米技术能让药物突破化学、解剖和生理学阻碍,抵达病变组织,提高药物在病灶位置的聚集量,减小对健康组织的损害,较之传统药物具有显著优势。例如,经过精心设计的纳米药物可以经血管渗漏点渗入癌变组织,并在靶点位置积聚,从而提高癌症靶向治疗的精准度。其他的应用还包括用纳米颗粒封装诸如抗体之类的生物活性分子,以促进特定靶向的药物输送。

纳米颗粒因其尺寸微小和特殊的化学性质,在医学造影方面也有独特的应用前景。传统的荧光染色剂是用有机化合物制备的,通常寿命短,其光学性能也很难调制以适应任意的工作波长。利用无机量子点,其工作波长可根据尺寸调制,上述两个不足都能得到了克服。而且,设计起来也更加方便,可以形成在特定组织和肿瘤位置的积聚,从而实现更便捷、更准确的诊断,并提高治疗效果。

纳米科技还应用于生物组织工程。石墨烯、纳米管、二硫化钼等纳米材料可用来制造支架,帮助修复或重塑受损的组织。纳米结构支架能够模仿组织特有的微观环境,促进细胞的附着、繁殖和长成,并诱导正常细胞机能及组织生长。

伦理和安全问题

新技术就像双刃剑一样,带来利益的同时也可能带来风险。纳米技术也不例外。人们在欢呼其快速发展之际,也应小心它所带来的意料之外的环境、健康和社会影响。

当前人们最大的担忧是纳米颗粒对健康的威胁,因为纳米颗粒很容易经肺或皮肤进入人体系统。例如,人们已发现碳纳米管内的金属污染物和柴油的纳米颗粒对健康有不良影响。生产作业中暴露于纳米污染物的工人会有较高的健康风险,基于纳米技术的产品也会让消费者面临风险。纳米药物虽然前景光明,但因为尚不清楚其在人体内是否参与代谢以及如何代谢,所以也有可能带来意料之外的后果。而且,纳米药物的长期使用效果仍不明朗。

此外,纳米材料制造过程中所产生的工业排放,以及纳米产品用后的回收,也会带来污染环境的风险。纳米颗粒活性高、尺寸微小,有可能对生态系统产生不利影响,对动植物生存构成威胁。由于纳米技术会给产品生产方式带来翻天覆地的变化,分子制造即是一个例子,并让很多商品的尺寸发生改变,人们尚不清楚这会带来怎样的经济影响和社会巨变,这要求我们对该技术应用的伦理问题进行审慎的判断。

为应对这些担忧,全球许多国家都已采取行动。美国出台了“国家纳米技术计划(National Nanotechnology Initiative)”,其主要目标之一是支持以负责任的方式发展纳米技术。此外,美国还组织了若干工作组,探讨和应对纳米技术所带来的伦理、法律和社会问题。欧盟也与美国合作,建立了一个政策制定的平台,以应对纳米技术发展过程中所产生的问题。中国自 2001 年就已投入资金研究纳米安全问题,约有 7% 的纳米技术研究预算用于有关纳米技术潜在的环境、健康及安全问题的科学研究。这些研究也将支持制定标准的方法,以量化相关的环境及健康危害,同时有助于形成监控和管制纳米污染的指导方针。

通过仔细考量其潜在的风险,人们将能有效驾驭纳米技术,让我们的生活和环境变得更加美好。

纳米科学的里程碑事件

1856: 观察到纳米粒子

Michael Faraday发现制备的金溶胶中颗粒的大小不同,就会呈现出不同颜色的丁达尔散射。

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1928: 近场光学显微镜

Edward Hutchinson Synge提出以近场扫描光学显微镜获得超越衍射极限的图像。

1931: 电子显微镜

Ernst Ruska和Max Knoll展示了第一台电子显微镜。

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1935: 单分子薄膜

Irving Langmuir和Katharine Blodgett发明了制备单层分子薄膜的技术。

1946: 分子自组装

Zisman、Bigelow和Pickett报告了有序单分子层在表面上的自组装。

1959: (微观)之下还有充足的空间

Richard Feynman在加州理工学院举办的美国物理学会会议上发表题为《(微观)底下还有充足的空间》的演讲,推测在原子级别上操控物质的可能性。

1968: 分子束外延

John Arthur Jr和Albert Cho研发出用于制备高质量单晶薄膜的分子束外延。

1974: “纳米技术”一词诞生

谷口纪男创造“纳米技术”一词。

1974: 表面增强拉曼光谱

Martin Fleischmann、Patrick Hendra和James McQuillan报告了拉曼散射的异常增强,随后Richard van Duyne和Alan Creighton将这种现象解释为纳米级金属结构形成的场增强所造成的。

1974: 分子电子学

Mark Ratner和Arieh Aviram提出分子二极管的想法。

1976: 原子层沉积

Tuomo Suntola发明原子层外延薄膜制备技术。

1980: 观察到自然形成的量子点

Alexei Ekimov和Alexander Efros报告了纳米晶体量子点的存在及其光学特性。

1981: 扫描隧道显微镜

Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明扫描隧道显微镜。

1982: DNA纳米技术

Nadrian Seeman提出DNA纳米技术的概念。

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1983: 半导体量子点的生长

Louis Brus报告了胶体半导体量子点的合成。

1985: 发现富勒烯

Harold Kroto、Sean O’Brien、Robert Curl和Richard Smalley发现了C60富勒烯分子。

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1986: 原子力显微镜

Gerd Binnig、Calvin Quate和Christoph Gerber发明了原子力显微镜。

1988: 巨磁电阻

Albert Fert和Peter Grünberg在多层膜中发现了巨磁电阻。

1990: 原子尺度的操控

Don Eigler和Erhard Schweizer使用扫描电子显微镜操控镍表面上的单个氙原子,写出字母“IBM”。

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1991: 碳纳米管

饭岛澄男报告了碳纳米管的生长。一年之后,Millie Dresselhaus及同事提出一种可以准确预测金属与半导体纳米管比例的理论。

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1992: 分子筛

Charles Kresge发明了介孔分子筛材料MCM-41和MCM-48。

1993: 量子围栏

Michael Crommie、Christopher Lutz和Don Eigler报告铁原子在铜表面形成的量子围栏囚禁了电子。

1994: 受激发射损耗显微技术

Stefan Hell和Jan Wichmann提出受激发射损耗显微术,打破了光学成像的衍射极限。

1994: 双稳态分子梭

Fraser Stoddart演示了一个可通过化学方法切换的双稳态分子梭。

1994: 模板纳米线

Martin Moskovits使用多孔阳极氧化铝作为模板,制备有序纳米线阵列。

1996: 纳米孔基因测序

John Kasianowicz、Eric Brandin、Daniel Branton和David Deamer将一个DNA单链穿过脂质双层膜内的纳米孔。

1997: 球差校正扫描隧道显微镜

Ondrej Krivanek校正了扫描隧道电镜的球差。

1998: 光异常透射

Ebbesen、Lezec、Ghaemi、Thio和Wolff观察到了金属薄膜上的亚波长孔阵的光异常透射现象。

1998: 电子墨水

Comiskey、Albert、Yoshizawa和Jacobson发明了电子墨水。

1998: 晶态纳米线

Charles Lieber、Lars Samuelsson和Kenji Hiruma独立开发出制备晶态半导体纳米线的技术。

1999: 分子马达

Ben Feringa和Ross Kelly分别报告了光驱分子马达和化学驱动分子马达。

2001: 纳米线激光器

杨培东展示了室温纳米线激光器。

2004: 石墨烯的分离

Andre Geim和Konstantin Novoselov发明了一种剥离单层石墨烯的技术。

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2006: DNA折纸术

Paul Rothemund展示了一种将DNA单链折叠成复杂的二维形状的方法。

2013: 人造核糖体

David Leigh创造了一个相当于人工核糖体的分子机器,可将氨基酸按特定顺序连接起来。

不断崛起的中国纳米科研

过去二十年,中国的科研产出实现了人类有史以来前所未有的增长速度,这已不是 什么秘密。1997年,中国的科研人员参与撰写的科研论文约占科学引文索引(简称 SCI,现由科睿唯安编制)期刊全球所发表的论文数量的2%。目前,中国几乎贡献了全球四分之一的原创论文。其中,最能突出展现这一发展趋势的研究领域几乎非纳米科学与技术莫属了。

为了更好地理解中国纳米科研的兴起,我们将分别从原创科研论文数量、自然科研最新推出的Nano 数据库收录的科研贡献,以及专利产出情况这几个方面,将中国与世界其他主要科研国家的科研产出进行对比。

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过去二十年的论文产出

为了开启这个有关中国纳米研究状况的调查,我们根据 SCI 的扩展数据库,使用与‘纳米科学与技术’相关的关键词进行检索,由此获得全球主要科研强国逐年的论文发表数量。计入的这些论文主题涵盖了诸如‘纳米管’、‘量子点’、‘原子力显微镜’等专业词(详细的研究方法见附录 1)。

1997 年,全球共发表了约 1.3 万篇与纳米科学相关的论文。到2016年,已增至15.4万篇,复合年均增长率达 14%,高于所有领域平均3.7%的论文复合年均增长率,几乎是其四倍。同期,中国纳米方面的论文产出由1997年 的820篇增至2016年的5.2万余篇,复合年均增长率达24%(图1)。

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毫不令人惊讶,纳米领域的科研产出占总体科研产出的比例也有大幅提升( 图 2)。20年前,全球发表的科研论文中,大约只有 2% 涉及纳米科学与技术。如今,这一比例已增至10%以上。在此期间,纳米领域的科研论文对整体科研产出的贡献率,只有中国和韩国超过了全球平均水平。现在,印度也加入了这一阵营。这三个国家的纳米研究占总体科研产出的比例,几乎是该领域其它所有领先国家的两倍左右。

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与全球产出进行对比,中国纳米科研的增长就更加令人印象深刻了(图3)。中国对全球纳米科研的贡献一直保持稳步增长。1997 年,与纳米相关的SCI论文中只有6%涉及中国作者,到 2010 年,中国已与美国旗鼓相当。目前,中国贡献了全球超过三分之一的纳米科研论文,几乎是美国的两倍。在中国飞速增长的背景下,只有韩国和印度也实现了增长,而其它多数国家的纳米科研论文产出的全球占比,不是增长平缓,就是缓慢下滑。不过,必须强调的是,虽然这些国家的相对贡献在下降,但多数国家纳米科研论文的总产出仍在继续增长(图 1)。

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中国高影响力纳米研究的增长

当衡量任何特定科研的影响力时,应该注意单纯的数量并不等同于质量。而且,虽然衡量一个国家或机构科研产出的数量相对直接,但确定产出的质量则更具有挑战性。目前尚无普遍接受的评估科研质量的统一标准。不过,通常用来衡量一项研究影响力的方法之一就是它的被引用次数。为此,我们分析了 SCI 中与纳米科学和技术相关的被引频次在前 1% 的论文(图 4)。

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我们发现,与纳米科研在总体科研产出中的增长比率相似,中国对纳米科研领域高被引论文的贡献率也有大幅增长,甚至超越了前者。2007 年以来,中国在纳米领域的高被引论文占比更高,逐年增长率甚至超过了该领域总产出占比的增长,达到了22% 的复合年均增长率,是全球增长率的三倍多。中国在 2014 年超过美国,其贡献已是除美国以外其它国家的数倍之多。

中国科研机构引领全球

在中国崛起为纳米科研强国的过程中,中国科学院发挥了重要的推动作用。十年前,中科院对该领域高被引论文的贡献已颇为可观,在全球机构中排名第三,仅次于加州大学系统和美国能源部。自那时起,其地位日益提升,目前已是全球纳米领域最主要的高影响力论文产出机构,并大幅领先其它机构。目前,中科院在前 1% 高被引纳米科研论文的产量上,已经是位居其后的竞争者的两倍以上。

除中科院之外,另有五家中国机构在前 1% 高被引纳米科研论文的总产出方面,位列全球前 20,即清华大学、复旦大学、浙江大学、中国科学技术大学和北京大学(图 5)。

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中国纳米科研的飞速发展,与其对该研究领域持续和大力的资金支持密切相关。早在 1990 年,国家科学技术委员会,即中国科学技术部(简称科技部)的前身,便将纳米材料科学列入国家“ 攀登”项目。大约十年后,科技部又资助了国家级纳米材料与纳米结构基础研究项目,并提供持续的资助,促进了中国纳米材料领域的科研产出。1990年代,国家自然科学基金委员会也资助了近千项小型的纳米科研项目3。在 2006 年初中国国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 ~ 2020年)》中,纳米科学被列为四项重点发展的基础研究领域之一,并是其中获得资助最多的领域4。

政府有力的资金支持,吸引了越来越多的中国科学家投身于纳米材料的研究。此外,越来越多有海外留学背景的科学家在“海归潮”中回国,这也有助于中国纳米科研的迅速崛起——这一发展趋势有望在可预见的未来继续保持下去。

Nano数据库中见趋势

为了更详细地了解中国纳米科学发展的特别优势和侧重点,我们将借助于Nano 数据库。这是自然科研新近开发的一个综合平台,旨在帮助研究人员及时了解最新的纳米科学与技术发展。该数据库包括了几千种纳米材料和设备在性能、应用和制备方法上的详细信息,这些信息定期摘选自发表纳米研究的 30 本最顶级的期刊,如《科学》、《自然》、《先进材料》、《纳米通讯》等(完整名单见附录2)。

该数据库的建立得到 60 余名纳米科研专家的支持,他们将这些期刊发表的论文中所包含的信息进行筛选整理并加以归类。在人工筛选的同时,他们的这些知识被用来训练机器学习算法,以实现自动检索,使之能够从167本同行评议期刊所发表的论文中提取详细的纳米相关信息。为了编写这份白皮书,我们采用了建立 Nano 数据库所用的人工整理信息,这些信息是从30本纳米科研顶级期刊2014至2016年发表的论文中提取的。

纳米科学的重点研究方向

通过分析Nano数据库中发表于2014-2016年期间的涉及纳米材料的论文,我们发现中国科学家对多种纳米材料都有研究,其中最常见的是纳米结构材料、纳米颗粒、纳米片、多孔纳米材料和纳米器件。这与其它纳米研究强国最热门的纳米材料类别大同小异(图 6)。值得注意的是,中国对纳米多孔材料的研究力度相对更大,有关纳米器件的论文在过去三年有快速的增长。

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新兴的纳米结构是指十大重点研究类别之外的, 但 在2014至2016年期间有更显著科研产出增长的纳米结构。在我们分析研究的八个纳米科研强国中,超分子化学是最受关注的新兴纳米结构方向。除此之外,其他新兴纳米结构的研究,如富勒烯、DNA 折 纸 术 和 纳 米凝胶等,在中国也有快速增长。而在其它国家,如美国、德国、韩国和日本,一个快速发展的研究领域是纳米囊。

研究的不同应用

纳米结构的研究通常有助于功能材料的开发。Nano 数据库中收录的论文在报告各种纳米材料的时候,也会讨论材料的应用前景。在我们调查的八个纳米科研强国中,与催化、电子产品、医药和能源相关的应用是最普遍的应用研究领域,但国与国之间会有差别。例如,中国催化研究方面的论文最多,美国则以用于电子产品的纳米材料研究领先全球(图 7)。

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中国的催化研究有明显的领先优势,大部分高质量的纳米科研论文都出自催化研究领域。一些受访的中国纳米科研专家指出,中国的催化研究有传统优势,中国以前发展化工工业或许对此有带动作用。中国很多颇有建树的化学家都专注于催化材料研究,并为该领域培养出一批年轻科学家,推动了纳米催化研究的持续发展。

纳米医学是Nano数据库收录的中国科研论文所专注的第二大应用研究领域,尤其是医疗诊断方面的研究很突出。这或许令一些人感到意外,因为中国的生命科学研究,不论是产出还是影响力,通常都落后于美国和欧洲。这表明纳米医学或有助于中国发挥其化学和材料科学上的优势,在生命科学方面拓展一个重要的特色领域。

与能源相关的应用,尤其是储能和产能,是中国纳米科研常常关注的又一领域。这也是近三年来中国十大热门纳米材料应用中,增长最快的领域。由于面临着应对日益恶化的环境问题的压力,中国正在大力投入研发新能源,以及有助于节能和环境治理的新技术。纳米材料所展现的潜力,让能源纳米技术成为一个颇具前景的领域,并吸引中国众多科研人员投入其中,他们许多人在纳米材料电池和能源存储与转化的研究方面已处于世界领先地位。

与其它科研强国相比,中国在纳米材料的电子应用方面还相对较弱。但机器人和激光已成为中国新兴的纳米应用研究领域,即不在十大应用研究之列,却在近三年取得研究产出的快速增长。同时,中国涉及光子和数据存储等应用的纳米科研论文也有显著增长。

基础研究和应用研究的对比

纳米科学与技术,因其广泛的应用前景和社会影响力,从本质上来说具有很强的应用性。所以,与纳米技术相关的专利申请数量很庞大且稳步增长。但在全球范围,专利申请的增长速度却不及SCI论文。两相对比,我们会发现不同的国家各有优势。

中国专利申请数相较于SCI论文数的比率明显高于美国和欧洲多数的纳米科研强国,这与全球趋势相反,但与日本和韩国的情况相似。在这三个亚洲国家,纳米方面的专利申请量通常高于SCI论文发表量,而在大多数西方国家,情况刚好相反。

基于Nano数据库的分析也得到类似的结果。数据库所收录的论文中,中国有更多的论文明确提及论文所描述的纳米结构或材料的应用,其比例显著高于美国、德国、英国、日本和法国等多数科研强国(图 8)。只有韩国和澳大利亚与中国的情况相似。

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一些受访的中国纳米科研专家指出,政府的资助政策和科研评估体系发挥了重要的导向作用。通常,世界各国都很重视科研的应用价值。在中国,由于政府对科研的资助力度很大,其导向作用容易被放大。

合作发挥的作用

合作可以吸引来不同的科研资源、专长和观点,因此日益成为科学研究的重要组成部分。纳米研究作为一个跨学科程度很高的领域,其合作范围也更为广泛。与 SCI 论文的整体产出相比,与纳米相关的科研产出通常有更高的国际合作程度。

中国非常重视国际科研合作,因此中国涉及国际合著的论文比例也在逐年增高。根据SCI的数据,中国总体科研产出中涉及国际合作的比例自2010年一直在增长,2016年已达24%5。Nano数据库收录的与纳米材料相关的高质量论文中,涉及中国与国际合作的论文比例也从2014年的36%增至2016年的44%(图 9)。然 而,中国在纳米领域的国际合作程度虽与韩国相近,但明显低于西方国家,而且合作增长的速度也不如美国、法国、德国等国。

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美国是中国纳米科研领域最大的国际合作国。在Nano数据库收录的30本顶级期刊中,中国发表的纳米方面的国际合作论文有55%是与美国合作的。2014至2016年,美国与中国合作发表了2,123篇纳米科研论文,占美国这三年来所发表的高质量纳米科研论文总数的21%。接下来,与中国在纳米领域有高质量科研合作的国家依次为德国、澳大利亚和日本。尤其是,中国是澳大利亚重要的科研合作国,双方合作的论文约占该国在这 30 本顶级期刊所发表的纳米科研论文的三分之一。

中国的专利产出

尽管专利只是基础知识转化为商用技术过程中的一小部分,但它通常是反映科研实际影响力的主要指标。科睿唯安的德温特专利数据库(Derwent Innovation Index)收集了近二十年来纳米科学与技术方面的专利申请数据。我们利用这些专利数据,对中国纳米科研应用于纳米技术的趋势进行了分析。

以纳米科技相关的关键词和国际专利分类代码为检索策略,我们检索了1997至2016年之间(基于最早优先权年或基本专利申请时间)申请的与纳米科技相关的466,884个专利家族,结果发现纳米技术方面的专利申请量在全球呈总体上升趋势。专利申请量从1997年的2,826件增至2015年的51,389件6。其中,中国专利申请数量的增长尤为迅速,现已领先世界。同时,中国纳米专利申请所涉领域非常广泛,尽管各领域的增长模式各有不同。

中国的纳米专利申请量位列世界第一,这与中国纳米科研强国的地位相一致。过去二十年,中国的纳米专利申请量累计达209,344件,占全球总量的45%,是美国同期累计申请总量的两倍以上,美国是全球第二大纳米专利贡献国。自2008年起,中国的年度专利申请量即已超过美国,成为世界第一,其增长速度远高于世界平均水平(图 10)。

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很多对自己的研究成果或技术充满信心的中国科研人员还会去申请国际专利 , 以求自己的专利技术能在其他国家也受到法律保护。中国的国际专利申请量近年来在稳步增长,从2000年的10件左右增至2014年的748件。但是,中国国际专利的增长远不及其纳米专利申请总量的飞速增长。与其它科技发达的国家相比,中国在国外申请的纳米专利数量仍较少,仅占过去 20年累积专利申请总量的2.61%,而在美国,这一比例高达近50%。一些欧洲国家,如英国和法国,有超过70%的纳米专利都是非本国专利。

中国有五家机构,即中国科学院、浙江大学、清华大学、鸿海精密工业股份有限公司和天津大学,位列全球十大纳米专利的机构申请者。其中,中科院自 2008 年即位居全球首位,过去20年总共申请了11,218件纳米专利。有意思的是,位居前十的其他机构申请者,如韩国的三星集团、LG集团、日本的富士胶片公司和美国的IBM都是商业公司。而中国在专利申请中居主导地位的往往是科研和学术机构。这也许反映出中国科研人员很重视研究成果的应用转化,以及中国科研机构在研发上的相对优势。但另一方面,这也凸显出中国企业在研发上的相对弱势。

中国纳米技术专利的覆盖范围

从全球范围来说,纳米专利申请主要集中在基本电气元件和电子产品、化学和冶金、医药卫生、超微技术和材料等领域。近二十年来,与医药卫生类的器件和技术、高分子材料,以及催化和胶体化学相关的专利申请呈持续增长趋势;而半导体器件相关的专利,虽然是最常见的纳米技术专利类别,却在2012年之后不断下降。超微技术的专利曾在该段时间的前15年迅速增长,但在 2011 年达到顶峰后开始下降。

中国在多个热门纳米技术应用领域都有大量的专利申请,其中最多的是高分子合成和超分子化合物的专利。相比较而言,美国、日本、韩国主要申请的是半导体器件和电子产品的专利,其中美国半导体器件的专利申请总量位居全球第一(图11)。 这与Nano数据库中涉及应用的科研论文的情况基本一致。

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从专利增长趋势上来看,高分子合成和超分子化合物是中国纳米专利申请量增长最快的领域。这包括了涂料、打印墨水、染料、粘合剂、纤维材料和纺织品加工处理技术等。此外,催化等促成物理或化学过程的技术或装置的专利申请,在中国的增速也很快。

行业专家展望中国纳米科技前景

科研产出和专利申请数量的迅速增长,都描绘出中国纳米科学发展的美好前景。不论是传统的强项学科,还是新兴领域,中国的纳米科学都表现出巨大的潜力。但是,机遇与挑战并存。为了对此有更深入的理解,我们采访了中国纳米科研界不同研究方向的专家。

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机遇

在中国经济持续增长,以及政府大力扶持和倡导科技创新的前景之下,中国的科技投入,尤其是对纳米科学和技术的投入有望继续增加。

中国政府各部委和相关机构已制定了科研计划,为纳米科学和技术提供持续的经费支持。这包括了科技部、教育部和自然科学基金委员会等中国主要的科研经费资助机构。最近五年,仅教育部就已为各高校拨付了逾5亿元人民币的纳米科研预算资金。中科院也启动了纳米先导专项,投入了约10亿元人民币。具体来说,大量优质资源被投入纳米材料、表征技术、纳米器件与制造、纳米催化技术与纳米生物医药等领域的基础和应用研究中。在采访中,专家们指出了纳米科学几个最具发展前景的领域。

催化

不少受访专家认为,催化技术和纳米催化材料是中国最有发展前景的纳米科学领域。这一观点并不出人意料,因为中国在该领域已拥有丰富的专业知识。以纳米结构为基础的催化剂能够加快化学反应,因此在化学或化工产业及炼油行业有广阔的应用前景。例如,中国科学家最近研发了一种新的双功能催化剂,能将煤气化产生的合成气直接转化为低碳烯烃——生产塑料等材料的重要原料。他们的方法突破了煤化工业一直沿袭的费托合成的选择性限制,大幅提高了转化效率,并已经成功吸引了多家化工企业,共同开发催化剂制备和工艺过程,将这一原创性成果实现产业化。工业需求的不断增长会继续推动纳米催化剂的发展。中国有望继续保持该领域的领先优势。

不过,受访专家也认为,对纳米结构进行更为精准的控制仍旧是一项挑战,这需要能生产出高效率、高活性、高选择性和长寿命的催化剂。有些专家指出,合成一种新的催化剂并就此发表论文相对而言并不困难;我们真正需要努力的,是寻找新的合成方法和更好地控制组装过程。而且,发表更多的论文并非唯一的目标。“它们(论文)真那么重要吗?(合成的催化剂)真能用于工业生产吗?”一位专家指出,他强调科研人员应该思考科研的价值,让中国纳米催化的发展更上一层楼。

能源

能源的重要性和发展可再生能源的必要性已被广泛认可,尤其是在中国——日益突出的环境问题已引起了政府的高度重视。中国致力于长期投资新能源的研究,这为中国纳米能源的发展带来光明前景。该领域的一位青年专家说:“纳米技术在能源产业的应用有着广阔的前景,我们很可能在接下来的5到10年里就会有重大突破。”据其介绍,太阳能产业的上游在中国,这为做新能源研发的科研人员带来丰富资源,有利于他们挖掘源头。由于中国政府具有强大的资源调动能力,因此开发纳米能源技术和推广可再生能源方面,中国比美国更有优势。

中国某些领域的纳米能源研究已引领世界,尤其是锂离子电池的开发。最近,一个中国研究团队发明了一种折叠式氧化石墨烯薄膜设备,能利用太阳能淡化盐水,淡化过程中的热量损失被降到最低,效率很高。中国还有许多研究团队正在为开发低成本、高效率的钙钛矿太阳能电池作出重要贡献。

医药

与能源一样,健康和医药与每个人的日常生活息息相关,这使纳米医药成为一个新的充满潜力的领域。该领域一位专家说:“纳米医药令人振奋的地方在于它在诊断和治疗上的应用。通过运用纳米技术,我们能够控制药物释放并更好地实现靶向治疗。”中国巨大的人口基数为临床研究提供了大量案例和病人,这有助于促进纳米医药的转化研究。

纳米材料用于药物传送,以及纳米粒子用来制成治疗药物,其潜力巨大。除此之外,受访科学家们还对纳米技术在医疗器械和医学成像上的应用前景寄予厚望。该领域一位专家说:“若将纳米材料用到医用电子设备或可穿戴设备,我们将会得到一些非常有价值的产品。”

然而,与西方一些发达国家相比,中国的基础生命科学研究和生物医学研发仍较为薄弱。生物医学专业知识的缺乏限制了纳米医药的发展。目前中国从事纳米医药研究的科学家大多拥有化学或材料科学背景,但动物模型和临床研究的经验相对有限。一位纳米医药专家说:“缺乏生物学和医学知识,是我在研究中面临的最大挑战。”不过,中国政府已对生命科学和生物医学进行大量投入,这些领域的高质量研究产出正在迅速增加。

挑战

提升科研的社会影响力

中国政府对纳米科学和技术有大量投入,旨在开发可用来产业化的技术,以促进经济增长。然而,尽管学术论文发表量及专利申请量都很高,中国纳米技术的产业影响力仍旧有限。纳米科学和纳米技术产业化之间仍存在差距。

多数接受采访的纳米科研人员都认为,政府需要在应用研究上有更多投入,以促进纳米科研成果的转化。“相对来说,我们国家对基础性纳米科学研究提供的支持还是很充裕的。”一名研究者说。“但是对应用研究的投入还是不够。”他所说的应用研究是指以产品商业化为目标的研发工作。在一些研究人员看来,这类应用研究要比基础性纳米研究耗费更多的资金,一项产品或技术的产业化,或生产规模的相应提高可能需要数十亿元人民币。“企业在产品研发和商业化方面占有优势,他们应该参与进来。”另一位研究者说。“他们(企业)作为纳米技术开发和应用的重要参与者,应受到鼓励在研发上有更大的投入。”

“在我看来,基础研究就是产生新知识、新观念或新想法,而应用研究则侧重于能产生实际影响的应用和新产品。但是现在,许多人游走在两者之间,因此有了许多重复研究。还有很多人只是跟风。我个人认为,我们要更加(重视)应用。”

目前,产业部门在一定程度上参与了进来。许多纳米科研人员频繁与企业开展合作,也有越来越多的企业愿意与大学或研究机构的科学家合作,为他们提供科研资金并一起研发新技术或产品。有些企业还大力投资研发,建立了自己的研究部门。但是这还不够。中国纳米科学的产业合作程度(以与产业界人士合著的论文所占比例来看)虽然在逐年提高,但与其他科研大国相比,仍旧较低。就像一位纳米科研人员所说:“政府需要进一步鼓励企业的研发工作,并优化有利于科技成果产业化的机制。”人们知道,要真正动员企业投入研发,就需要有完善的机制,为科学界和产业界架起一座对话的桥梁,简化科技成果产业化的流程,并保持投资渠道通畅。

“如果问我最想看到什么变化,那就是对纳米技术研发和应用研究的投入应该更大。”

如何加强纳米科研成果的应用被认为是中国纳米科学发展所面临的最大挑战之一。这是一项长期任务,相关研究者建议产业化过程需要循序渐进,并警惕急功近利的行为。中国政府承诺资金支持纳米技术的全产业链发展,这是一大利好。为了扩大科研的社会影响力,科学家应在引导经费投资方向上发挥更大的作用,他们掌握前沿的科技知识,因此对颠覆性技术的预见力,要强于产业领袖或政策制定者。

平衡应用研究与基础研究

实现科技成果转化和产生积极的社会影响是纳米技术发展的目标,但是基础研究仍是应用的立足点与推动力。对大多数供职于大学或科研机构的科学家来说,他们的研究活动还是应该由科学上的好奇心所驱动。因此,当强调以应用为重心的科技创新时,保持基础研究和应用研究之间的平衡就尤为重要。

世界上大多数意义深远的创新都源于基础科学的发现。然而,中国在真正的创新研究方面仍相对落后。为了实现从零到一,给真正的创新打好基础,我们需要有更多高质量的基础研究。就像一位研究者所言:“现在有很多针对应用的讨论,但是(我们)同样需要做更多的基础研究来理解不同纳米材料的基础结构,并更好地控制这些结构。”的确,这是最终推动开发新型催化剂、高效太阳能电池和创新药物传送方法的根本。

“创新的种类有很多。中国研究者可能善于从1走到10(的创造发明),但从0到1的突破仍十分罕见,这对我们来说仍是一大挑战。”

统计数据显示,和多数西方国家相比,中国科研支出总量中通常只有一小部分用于基础研究。这似乎与本白皮书中大多数受访的纳米科研人员的观点相左。这可能是因为人们对基础研究和应用研究有不同的定义造成的。自然科研在两年前曾做过一次调查,当时受访的科学家将纳米科学和技术视为应用研究,而认为基础研究指的是生命科学、物理科学或地质科学,因为没有明确迹象表明它们能立即投入应用。但是,在目前这项研究中,大部分纳米科研人员所认为的应用研究是转化研究,也就是将实验室的研究结果转化为市场上的产品。然而,就像一些研究者所建议的,或许商业公司应该在缩小产业化与科研之间的差距上发挥领导作用,而“教授的主要职责范围应该仍旧集中于科学研究。”或者,如另一位研究者所说的:“只要你在做好的研究,不必太在意它是基础研究还是应用研究。”

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