納米技術(shù)申報

1、附件1“納米科技”重點專項2016年度項目申報指南為繼續(xù)保持我國在納米科技國際競爭中的優(yōu)勢，并推動相關(guān)研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，按照國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）部署，根據(jù)國務(wù)院關(guān)于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案，科技部會同有關(guān)部門編制了“納米科技”重點專項實施方案。“納米科技”重點專項的總體目標(biāo)是獲得重大原始創(chuàng)新和重要應(yīng)用成果，提高自主創(chuàng)新能力及研究成果的國際影響力，力爭在若干優(yōu)勢領(lǐng)域率先取得重大突破，如納米尺度超高分辨表征技術(shù)、新型納米信息材料與器件、納米能源與環(huán)境技術(shù)、納米結(jié)構(gòu)材料的工業(yè)化改性、新型納米藥物的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化等。保持我國納米科技在國際上處于第一

2、梯隊的位置，在若干重要方向上起到引領(lǐng)作用；培養(yǎng)若干具有重要影響力的領(lǐng)軍人才和團(tuán)隊；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的銜接，帶動和支撐相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快國家級納米科技科研機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新鏈的建設(shè)，推動納米科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動相關(guān)研究和應(yīng)用示范基地的發(fā)展?！凹{米科技”重點專項將部署7個方面的研究任務(wù)：1.新型納米制備與加工技術(shù)；2.納米表征與標(biāo)準(zhǔn)；3.納米生物醫(yī)藥；4.納米信息材料與器件；5.能源納米材料與技術(shù)；6.環(huán)境納米材料與技術(shù)；7.納米科技重大問題。根據(jù)專項實施方案和“十二五”期間有關(guān)部署，2016年優(yōu)先支持26個研究方向。申報單位針對重要支持方向，面向解決重大科學(xué)問題和突破關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計，組織申

3、報項目。鼓勵圍繞一個重大科學(xué)問題或重要應(yīng)用目標(biāo)，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究全鏈條組織項目。鼓勵依托國家實驗室、國家重點實驗室等重要科研基地組織項目。項目執(zhí)行期一般為5年。為保證研究隊伍有效合作、提高效率，項目下設(shè)課題數(shù)原則上不超過4個，每個項目所含單位數(shù)控制在4個以內(nèi)。所有重要支持方向均受理青年科學(xué)家項目申請。1. 新型納米制備與加工技術(shù)1.1 新型碳納米材料的制備與光電功能研究研究內(nèi)容：手性碳納米管、石墨烯納米帶、高質(zhì)量石墨烯（碳單層或少層）和石墨炔等納米碳材料的宏量可控制備與可控?fù)诫s，碳基納米結(jié)構(gòu)中的物理新效應(yīng)與光電功能的高效調(diào)控?？己酥笜?biāo)：實現(xiàn)面積大于2平方厘米和密度大于100根/微米的單壁碳

4、納米管平行陣列的可控制備方法；實現(xiàn)高品質(zhì)單層石墨烯的連續(xù)可控制備方法；建立面積大于平方分米高取向石墨炔薄膜（厚度小于10納米）的制備技術(shù)；建立碳納米材料在光電子和光電轉(zhuǎn)換器件中的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)在顯示驅(qū)動和柔性電子器件中的應(yīng)用示范。1.2 具有特殊功能的有機(jī)納米材料的自組裝研究內(nèi)容：新穎自組裝基元的設(shè)計合成；結(jié)構(gòu)、形狀、手性確定的有機(jī)納米功能材料的自組裝方法；定向、維數(shù)可控、大面積、高有序納米結(jié)構(gòu)的自組裝技術(shù)。考核指標(biāo)：建立功能有機(jī)納米材料可控制備的新方法和新技術(shù)，提出功能分子在表界面自組裝規(guī)律的新觀點，在有機(jī)納米材料固體結(jié)構(gòu)物性、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的關(guān)系研究方面取得新突破，獲得世界紀(jì)錄的高

5、遷移率、高能量轉(zhuǎn)換效率的有機(jī)納米功能材料；突破有機(jī)納米材料在電子、光子和光電子等關(guān)鍵器件與柔性器件中的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。1.3 納米加工和構(gòu)筑新技術(shù)研究內(nèi)容：大面積、多維度、高精度、可控納米和微米跨尺度結(jié)構(gòu)與器件加工構(gòu)筑新方法?？己酥笜?biāo)：建立納米和微米跨尺度結(jié)構(gòu)與器件加工技術(shù)規(guī)范，在大面積（4英寸）上實現(xiàn)分辨率小于20納米、均勻性優(yōu)于90%納米結(jié)構(gòu)與器件，實現(xiàn)在24項信息和安全領(lǐng)域中的應(yīng)用。2. 納米表征與標(biāo)準(zhǔn)2.1 納米結(jié)構(gòu)的原位、實時和動態(tài)極限分辨率表征方法研究內(nèi)容：納米結(jié)構(gòu)和特性的原位、實時、動態(tài)及外場作用下的極限分辨率表征方法及檢測技術(shù)?？己酥笜?biāo)：發(fā)展極限分辨率的納米結(jié)構(gòu)表征和成像技術(shù)與理

6、論，提供相應(yīng)的實用模擬程序包；實現(xiàn)納米體系化學(xué)官能團(tuán)的亞納米尺度識別、成鍵和斷鍵過程的動態(tài)檢測；實現(xiàn)外場條件下納米體系相互作用和演化過程的高空間分辨（小于1納米）及動態(tài)（皮秒飛秒）表征。2.2 跨尺度物理、化學(xué)性質(zhì)測量技術(shù)研究內(nèi)容：功能納米材料體系表/界面結(jié)構(gòu)及關(guān)聯(lián)理化性質(zhì)的跨尺度精確表征和測量。考核指標(biāo)：發(fā)展功能材料和器件中顯微結(jié)構(gòu)與電子過程的納米級原位表征技術(shù)，實現(xiàn)多相界面分子排列和取向結(jié)構(gòu)的精確表征，實現(xiàn)納米到微米跨尺度空間分辨的原位光電性質(zhì)和皮秒至飛秒級的瞬態(tài)特性測量；建立自組裝體系和納米復(fù)合材料體系中界面構(gòu)造、物性調(diào)控及多尺度傳遞的構(gòu)效分析方法，闡明功能優(yōu)化的核心機(jī)制和有效路徑。2.

7、3 納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)樣品研究內(nèi)容：面向重要納米產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，開展納米性能檢測標(biāo)準(zhǔn)研究，納米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)樣品研制，包括納米技術(shù)術(shù)語和定義、測量和表征、健康安全和環(huán)境、材料規(guī)格等?？己酥笜?biāo)：制定納米結(jié)構(gòu)基本性質(zhì)的系列納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立納米制造技術(shù)和重大應(yīng)用中納米性能檢測的系列標(biāo)準(zhǔn)化方法及評價規(guī)范，完成系列國家一級、二級納米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品，主持制定納米技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)2040項，主導(dǎo)制定國際納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ISO，IEC）1020項。2.4 納米尺度物理性能與輸運性質(zhì)測量技術(shù)研究內(nèi)容：納米尺度電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)等物性及其輸運性質(zhì)的定量化綜合測量技術(shù)?？己酥笜?biāo)：實現(xiàn)單分子水平光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性

8、質(zhì)及新奇量子效應(yīng)的高靈敏檢測，有效調(diào)控分子結(jié)構(gòu)和各類響應(yīng)特性；實現(xiàn)納米尺度光、電、熱、磁、力等物性及其相關(guān)輸運性質(zhì)的綜合表征，達(dá)到基本物性的定量化測量。闡明納米材料/器件中缺陷的分布、成核、傳播與失效過程的機(jī)理，提出納米材料器件設(shè)計和調(diào)控新方法。3. 納米生物醫(yī)藥3.1 惡性腫瘤等重大疾病的納米檢測及體外診斷新方法研究內(nèi)容：用于惡性腫瘤等重大疾病檢測和診斷的納米標(biāo)記材料及其標(biāo)記檢測技術(shù)和方法?？己酥笜?biāo)：建立量子點、貴金屬等納米材料標(biāo)記的快速納米生物檢測技術(shù)和方法，針對樣品中特定細(xì)胞（包括癌細(xì)胞團(tuán)等）、病原微生物、蛋白質(zhì)、核酸、小分子等的檢測靈敏度達(dá)到單細(xì)胞或單分子水平；發(fā)展12種單分子/單顆粒

9、實時示蹤、活體定量納米檢測等技術(shù)，滿足重大疾病發(fā)病機(jī)理研究需求。研制數(shù)種經(jīng)藥監(jiān)局批準(zhǔn)的使用納米材料標(biāo)記的臨床檢測試劑和試劑盒，部分成果進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范。3.2 心腦血管疾病即時診斷、有效干預(yù)的納米技術(shù)研究內(nèi)容：針對心腦血管疾病的關(guān)鍵分子靶點，結(jié)合現(xiàn)代影像設(shè)備及醫(yī)學(xué)信息處理技術(shù)，研發(fā)可應(yīng)用于臨床的多功能分子納米探針和在體實時成像及處理技術(shù)，研究快速診斷并即時治療的醫(yī)療新策略?？己酥笜?biāo)：采用能用于人體的多功能分子納米探針，針對心腦血管疾病等重大疾病突發(fā)時應(yīng)急處理的醫(yī)療需求，建立即時、快速診斷并能受控干預(yù)所需的成像增強(qiáng)技術(shù)與干預(yù)新方法，明顯改善或提高相關(guān)臨床技術(shù)水平。實現(xiàn)12種經(jīng)CFDA批準(zhǔn)的影像增強(qiáng)劑

10、，部分成果進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范。3.3 重大疾病的納米治療新技術(shù)研究內(nèi)容：用于惡性腫瘤等重大疾病治療的新型納米材料、納米器件及相關(guān)治療新技術(shù)?？己酥笜?biāo)：發(fā)展基于納米組裝體的納米生物治療、納米成像技術(shù)的手術(shù)顯影或手術(shù)導(dǎo)航、納米針陣列的給藥技術(shù)、以及采用磁性納米材料或貴金屬納米材料的物理治療新方法，獲得35種可經(jīng)CFDA批準(zhǔn)應(yīng)用于人體的納米材料與納米器械，12種治療技術(shù)進(jìn)入臨床前試驗。3.4 新型納米藥物研發(fā)研究內(nèi)容：具有原創(chuàng)性和實用性的納米藥物及納米技術(shù)改性的新劑型，納米藥物胞內(nèi)轉(zhuǎn)運和體內(nèi)遞送的過程與規(guī)律，體內(nèi)外作用的分子機(jī)制?？己酥笜?biāo)：發(fā)展納米藥物制備、質(zhì)量控制、藥物傳遞與釋放等的原創(chuàng)技術(shù)；針對臨床用

11、藥的重大需求，研制新型靶向納米藥物；選擇基礎(chǔ)好、有應(yīng)用前景的納米材料，闡明載藥機(jī)制、生物降解、細(xì)胞與動物水平毒理學(xué)機(jī)制等，研發(fā)出若干新型藥用納米材料。35種納米藥物獲得CFDA臨床試驗許可。3.5 納米生物效應(yīng)與安全性研究內(nèi)容：醫(yī)用及工業(yè)應(yīng)用納米材料的毒理學(xué)機(jī)制與安全性評價基礎(chǔ)?？己酥笜?biāo)：闡明醫(yī)學(xué)應(yīng)用納米材料或與人接觸廣泛的工業(yè)納米材料毒理學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制，納米技術(shù)安全評估流程的科學(xué)基礎(chǔ)；闡明重要納米材料的釋放、遷移、轉(zhuǎn)化行為，提出并驗證其安全性評價方法和技術(shù)；提出與科技倫理學(xué)交叉的納米技術(shù)社會倫理學(xué)問題。3.6 組織修復(fù)用納米雜化材料研究內(nèi)容：多尺度、多功能納米無機(jī)材料以及高生物相容性軟物質(zhì)

12、材料；仿人體硬組織（牙、骨）的結(jié)構(gòu)梯度性納米雜化材料；具有生物活性的仿人體軟組織（神經(jīng)、肌肉、皮膚）響應(yīng)性智能材料；仿生組織與肌體的臨床服役交互機(jī)制?？己酥笜?biāo)：研制生物安全性高的組織修復(fù)用納米雜化材料，根據(jù)個體差異實現(xiàn)雜化材料定制化，仿生硬組織和軟組織材料應(yīng)具有類人體機(jī)械性能（強(qiáng)度，模量，韌性等）和響應(yīng)（傳導(dǎo)性、收縮性、防御性）行為，其各性能參數(shù)不低于本體組織的90%。23個產(chǎn)品實現(xiàn)臨床應(yīng)用。4. 納米信息材料與器件4.1 納米電子器件及其集成研究內(nèi)容：納米存儲器三維集成中的器件采用新結(jié)構(gòu)和新材料的物理問題，多值存儲，架構(gòu)優(yōu)化，提高集成密度的方法，串?dāng)_和失效機(jī)制，利用三維結(jié)構(gòu)研究存儲與計算融合

13、的功能以及納米阻變存儲器的三維集成?？己酥笜?biāo)：納米存儲器件編程電壓<2 V，操作速度<50 ns，循環(huán)次數(shù)>108，操作功耗<1 pJ，實現(xiàn)8層以上的片內(nèi)三維存儲器集成且存儲密度>8 Gbit/cm2的三維存儲演示芯片。4.2 碳基納米電子器件與集成研究內(nèi)容：高性能碳基納米晶體管的制備及大規(guī)模集成，碳基和半導(dǎo)體集成電路的混合集成。亞10納米碳基CMOS器件制備技術(shù)；芯片用碳管材料的可控和批量制備；新型器件在柔性襯底上的基本科學(xué)與技術(shù)問題。考核指標(biāo)：實現(xiàn)集成電路用高純半導(dǎo)體碳納米管材料的批量制備，建立碳基納米電路與硅基CMOS集成電路的混合集成工藝；碳納米管平行陣列

14、中半導(dǎo)體純度大于99%，碳基納米CMOS場效應(yīng)晶體管柵長小于10納米，本征門延時小于0.1 ps，碳基納米集成電路規(guī)模大于1000門級，實現(xiàn)4位碳基CPU的功能演示；實現(xiàn)柔性碳納米器件在可穿戴裝備上的應(yīng)用。4.3 真空微納電子器件研究內(nèi)容：采用真空微納電子技術(shù)的新型真空光電轉(zhuǎn)換器件，微納器件高效制備與集成技術(shù)?？己酥笜?biāo)：實現(xiàn)較高密度可選址的納米線陣列，大面積平板發(fā)光與探測器件的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)。平板器件指標(biāo)：1、發(fā)光器件尺寸：對角線8英寸，陣列數(shù)320*320，輻射劑量不低于0.4 mGy。2、探測器件尺寸：對角線8英寸，探測像素數(shù)320*320，量子探測效率大于50%。探測器件為陣列式，光電增

15、益高于105，信噪比高于60dB。4.4 納米成像光電子器件研究內(nèi)容：新物理機(jī)制和新器件架構(gòu)的納米級成像芯片，低功耗、高穩(wěn)定性、高動態(tài)范圍的納米級像素器件集成及其量產(chǎn)技術(shù)?？己酥笜?biāo)：發(fā)展新型光電轉(zhuǎn)換機(jī)制的納米級像素成像芯片，納米級成像芯片突破可見光衍射極限。研制出單芯片5000萬像素以上，單個像素<200納米的突破衍射極限成像芯片；實現(xiàn)成像動態(tài)范圍>40 dB,芯片功耗<10 mW，分辨率超過2500線對/毫米，幀頻大于1 Hz的超低成本芯片集成，芯片可以同時對超過1×104個細(xì)胞高分辨率大視場成像，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的高分辨率顯微成像、納米級物理化學(xué)觀測和分析等重要應(yīng)

16、用領(lǐng)域。完成標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模集成電路芯片制造平臺的量產(chǎn)準(zhǔn)備。4.5 CMOS兼容的太赫茲源，探測和陣列成像研究內(nèi)容：應(yīng)用于高效太赫茲信息傳輸和成像低維半導(dǎo)體材料制備與性能調(diào)控，與CMOS兼容的太赫茲光源和光電轉(zhuǎn)換器件?？己酥笜?biāo)：實現(xiàn)太赫茲器件技術(shù)與CMOS工藝高度兼容，太赫茲發(fā)射源和探測器能在室溫下連續(xù)操作；發(fā)射源工作頻率范圍在50 GHz5 THz，輸出功率達(dá)到mW級別；探測動態(tài)量程大于100 dB，陣列成像器件的像素優(yōu)于128x128 pixels，單像素分辨率突破衍射極限，達(dá)到百納米級別，解決器件尺寸減小引起的負(fù)載功率問題，發(fā)展單片尺寸不小于3英寸的焦平面陣列成像。4.6 新型二維原子晶體材料

17、和器件原理 研究內(nèi)容：超薄溝道、高載流子遷移率、帶隙可調(diào)控的高性能二維原子晶體材料的精準(zhǔn)構(gòu)筑和制備，研究帶隙、摻雜等關(guān)鍵物性調(diào)控以及自旋、能谷等信息單元操控中的科學(xué)問題，構(gòu)建新穎器件原型?？己酥笜?biāo)：發(fā)現(xiàn)和合成新的高性能二維原子晶體材料并完成結(jié)構(gòu)和性能表征；制備出宏觀尺度、結(jié)構(gòu)完整和性能優(yōu)異的二維原子晶體薄膜；演示針對下一代高速、低功耗信息處理和高靈敏探測要求的二維原子晶體邏輯器件、高頻射頻器件、光電子發(fā)射和探測器件等，建立相關(guān)器件原理和物理模型，發(fā)展功能協(xié)同與集成技術(shù)，占領(lǐng)二維原子晶體材料和器件研究的國際制高點。5 能源納米材料與技術(shù)5.1 高性能能量轉(zhuǎn)換納米材料與技術(shù)研究內(nèi)容：無機(jī)、有機(jī)及無

18、機(jī)/有機(jī)雜化高性能太陽能電池中的多功能納米復(fù)合材料制備、納米結(jié)構(gòu)表面/界面調(diào)控和高性能器件制造技術(shù)。考核指標(biāo)：發(fā)展活性層納米結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性的控制方法；提出新型的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)和機(jī)理；提高基于納米材料和技術(shù)的高效新型電池的效率和穩(wěn)定性，實驗室電池效率達(dá)15%或同類電池國際先進(jìn)水平；小型組件效率達(dá)到實驗室電池效率之80%；封裝無機(jī)電池穩(wěn)定性達(dá)20年以上；有機(jī)及有機(jī)/無機(jī)雜化電池穩(wěn)定性達(dá)1年以上或國際先進(jìn)水平；典型器件實現(xiàn)應(yīng)用示范。5.2 納米能量存儲材料及器件研究內(nèi)容：下一代鋰、鋁等儲能電池的納米電極材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計和充放電過程中的電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、界面反應(yīng)的演化規(guī)律?？己酥笜?biāo)：研制綜合性能優(yōu)

19、異的納米正負(fù)極材料、固體電解質(zhì)材料、具有納米尺度界面修飾功能的添加劑材料以及納米復(fù)合隔膜材料。新型納米電極材料的鋰電池儲能密度大于400 Wh/kg，循環(huán)穩(wěn)定性大于500次。5.3 納米能源器件及自驅(qū)動系統(tǒng)研究內(nèi)容：基于摩擦及壓電效應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制；材料組成、微觀表面結(jié)構(gòu)等對發(fā)電效率的影響；納米發(fā)電機(jī)的電能存儲及能源管理、系統(tǒng)集成與封裝；自驅(qū)動傳感、空氣凈化等領(lǐng)域的應(yīng)用示范?？己酥笜?biāo)：闡明納米發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制；研發(fā)適應(yīng)不同應(yīng)用需求的納米發(fā)電材料體系；建立納米發(fā)電機(jī)的評價指標(biāo)體系和行業(yè)技術(shù)評測規(guī)范；納米發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率70%,峰值功率密度550 W/m2；納米發(fā)電儲能一體化能源包的能量存儲效率60%；實現(xiàn)主動感知外界信號的自供電系統(tǒng)原型器件在傳感、空氣凈化等領(lǐng)域的示范應(yīng)用；實現(xiàn)小型能源和大型摩擦納米發(fā)電機(jī)陣列的能源產(chǎn)業(yè)示范。5.4 資源小分子催化轉(zhuǎn)化的納米特性和高效催化劑研制研究內(nèi)容：納米結(jié)構(gòu)及表界面效應(yīng)等對表面催化反應(yīng)的調(diào)控規(guī)律，資源小分子化學(xué)鍵高效重組的催化活性中心精準(zhǔn)構(gòu)筑，創(chuàng)制多功能納米催化劑?？己酥笜?biāo)：突破金屬復(fù)合催化劑、氧化物催化劑和納米孔結(jié)構(gòu)催化劑的可控制備的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)，并實現(xiàn)規(guī)模制備；發(fā)