納米科技概論(1)20140226(總論)

1、納米科學(xué)技術(shù)概論,主講教師：楊 輝，郭興忠,楊輝教授，博士生導(dǎo)師 浙江加州國際納米技術(shù)研究院常務(wù)副院長； 浙江省科技廳新材料專項專家組組長； 浙江省特級專家； 全國優(yōu)秀科技工作者； 研究方向： 納米材料制備、改性及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用； 電子陶瓷材料及其器件； 特種功能玻璃及陶瓷 綠色建材,任課教師介紹,郭興忠博士，副教授，碩士生導(dǎo)師； 中國硅酸鹽學(xué)會溶膠凝膠分會常務(wù)理事、秘書長 杭州市硅酸鹽學(xué)會副理事長兼秘書長 研究方向： 溶膠-凝膠 多孔材料 先進(jìn)陶瓷材料 聯(lián)系方式： TEL，87953313(Office) Email:msewj01,任課教師介紹,課程大綱與要求,大綱內(nèi)

2、容 納米科技總論與基礎(chǔ)（物理、化學(xué)）， 納米材料制備與表征， 納米機(jī)械學(xué)/納米生物學(xué)/納米電子學(xué)， 納米科技其他應(yīng)用與進(jìn)展,課程學(xué)習(xí)要求 學(xué)習(xí)的主動性 教師：啟發(fā)和引導(dǎo) 同學(xué)：積極思考和討論 課堂發(fā)言和討論 課堂提問與發(fā)言 不限次數(shù) 分組討論（1-2次） 課堂作業(yè)（5次） 課后作業(yè)（3次）,教學(xué)考核,教學(xué)考核： 傳統(tǒng)考核（基本模式，兼顧） 經(jīng)考試評定掌握知識程度 培養(yǎng)研究能力（強(qiáng)調(diào)） 學(xué)習(xí)興趣與主動性、提問發(fā)言 運用知識解決問題的思路 考核指標(biāo) 1）期末考試卷面成績 2）平時成績：課堂出席率、作業(yè)與報告、課堂提問和發(fā)言、課后討論與交流等。,科學(xué)研究素質(zhì)與能力的提高：研究型大學(xué)的學(xué)生培養(yǎng)重要目標(biāo)

3、（分析問題，解決問題）,教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度,總 論,納米科技是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的交叉、前沿的新興學(xué)科，對未來的科技、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程 二、納米科技的研究意義和基本內(nèi)涵 三、納米科技的體系范疇 四、納米科技的國際競爭及發(fā)展態(tài)勢 五、我國納米科技發(fā)展綱要 六、納米熱潮中的問題與思考 七、當(dāng)前國際納米科技發(fā)展趨勢,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（1）,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與加工尺度的關(guān)系,科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡述,納米的概念 納米是長度單位。 1納米(nm)=10-3微米(m)= 10-6毫米(mm)= 10-9米 納米尺度：1-100nm,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程

4、（2）,不同組織結(jié)構(gòu)的相對尺度大小,納米的概念： 納米尺度：1-100nm,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（3）,納米尺度的大小與常見球形物質(zhì)的比較,納米的概念： 納米尺度：1-100nm,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（4）,納米科技的概念： 是指在納米尺度上研究物質(zhì)的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)與技術(shù)。 是指在分子水平上，通過操縱原子來控制物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，利用單個原子組建分子系統(tǒng)，制備不同類型的納米器件（1990年， MIT的Drexler博士）,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（5）,納米科技的發(fā)展歷程,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（6）,納米科技發(fā)展的里程碑節(jié)點,納米科技的概

5、念提出、形成與發(fā)展 1959年，著名的物理學(xué)家，諾貝爾獎得主Richard Feynman在美國物理學(xué)年會上，作了題為“Theres plenty of room at the bottom”的報告，指出“我認(rèn)為物理學(xué)原理并不排斥通過操縱單個原子來制造物質(zhì)。這樣做并不違反任何定理，而且原則上是可以實現(xiàn)的”。這個演講已經(jīng)被看作是納米科技概念的起源。 1962年，久保（Kubo）等人提出了超微粒子的量子限域理論，推動了實驗物理學(xué)家向納米尺度微粒進(jìn)行探索。 1963年，Uyeda等利用氣相冷凝技術(shù)，在高純惰性氣體中，通過金屬的蒸發(fā)-冷凝過程，制備了金屬的超微顆粒。 1974年，Taniguchi等將

6、納米科技應(yīng)用于精細(xì)機(jī)械加工過程。 1981年，IBM公司蘇黎世實驗室的Binning和Rohrer利用掃描隧道顯微鏡，（Scanning Tunneling Microscopy, STM）實現(xiàn)人類首次在常溫大氣條件下觀測到了原子，為納米科技的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（7）,納米科技的概念提出、形成與發(fā)展 1984年，Gleiter等人首次采用惰性氣體的蒸發(fā)-冷凝法制備了具有清潔表面的納米金屬粉末，并原位加壓制備了納米固體。 1985年，諾貝爾獎獲得者Kroto等采用激光加熱石墨，蒸發(fā)并在甲苯溶液中形成C60，在全世界掀起了C60的研究熱潮。 同年，利哈廖夫等人提出通過控

7、制單個電子進(jìn)入或者離開所謂的庫侖島，實現(xiàn)一定規(guī)模的電路才能實現(xiàn)的功能，這是單電子器件的基礎(chǔ)。 1986年，MIT的Drexler博士在“創(chuàng)造的動力-納米時代的來臨”一書中，對Feynman提出的納米科技概念進(jìn)行了拓展。1990年，他提出“納米科技的基本思想是在分子水平上，通過操縱原子來控制物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。它使我們可以利用單個原子組建分子系統(tǒng)，制備不同類型的納米器件”。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（8）,納米科技的概念提出、形成與發(fā)展 1990年，IBM研究中心用掃描隧道顯微鏡（STM）逐個搬動35個氙原子排列成IBM字樣。這是當(dāng)時世界上最小的原子商標(biāo)，它表明人類不僅可以采用STM觀測和測量物質(zhì)表

8、面的原子和分子結(jié)構(gòu)，而且還可以根據(jù)人們的意志加工制造出最小的人工結(jié)構(gòu)。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（9）,納米科技的概念提出、形成與發(fā)展 1990年，在美國巴爾的摩召開了國際上首屆納米科學(xué)技術(shù)會議，對納米科技的前沿領(lǐng)域進(jìn)行了探討和展望，正式提出了納米材料學(xué)，納米生物學(xué)，納米電子學(xué)和納米機(jī)械學(xué)的概念；并決定正式出版“Nanostructure Materials”, “Nanobiology”, “Nanotechnology”等正式的學(xué)術(shù)刊物。標(biāo)志著納米科技的這門新興學(xué)科的正式形成，納米科技等概念也開始被廣泛應(yīng)用。 1991年 碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鐵的

9、10倍，成為納米技術(shù)研究的熱點。 1993年，我國中科院操縱原子寫字。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（10）,納米科技的概念提出、形成與發(fā)展 1994年，美國材料研究學(xué)會（MRS）在波士頓的秋季會議上提出了“納米材料工程”，是指在納米材料研究的基礎(chǔ)上，通過納米合成、納米添加等方法發(fā)展新材料，并可能通過納米添加對傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性，擴(kuò)大納米材料的應(yīng)用范圍，標(biāo)志著納米科技的發(fā)展形成了基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā) 并重的新局面。 1997年 ，美國科學(xué)家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計算機(jī)。 1999年 ，巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實

10、驗時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個病毒的重量；此后不久，德國科學(xué)家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。 2000年1月21日，美國前總統(tǒng)克林頓在CIT宣布納米科技的國家計劃（NNI），世界各主要國家也都將納米科技納入國家發(fā)展規(guī)劃，納米科技列入國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃，進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（11）,納米科技的概念提出、形成與發(fā)展 2001年，群雄并起，各國相繼針對該國產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況，紛紛提出納米科技發(fā)展計劃。 美國政府向國會提出國家型納米科技推動與落實計劃書 日本成立“納米材料研究所”（Tsukuba）

11、歐盟成立“納米電子技術(shù)聯(lián)盟”（IMEC） 德國成立六個納米技術(shù)卓越群 中國（北京）成立納米國家科研中心 臺灣工業(yè)技術(shù)研究院亦于2002年一月，成立納米科技研發(fā)中心,一、納米科技的概念與發(fā)展歷程（12）,1、納米科技的研究意義 促使人類認(rèn)知的革命，同時將引發(fā)新的工業(yè)革命，對我國的社會、經(jīng)濟(jì)以及國家安全產(chǎn)生重大影響，納米科技將重塑未來。（中科院白春禮院士） 從納米科技的起源分析：納米尺度介與宏觀和微觀之間，屬于介觀尺度更接近微觀的范圍。這是目前為止，人類非常陌生的領(lǐng)域，有大量的新現(xiàn)象、新規(guī)律有待發(fā)現(xiàn)，是新技術(shù)的源頭，充滿了原始創(chuàng)新的機(jī)會。 從納米科技的理論分析：雖然依托基本的物理與化學(xué)理論，但是納

12、米科技已經(jīng)不能歸附與任何一門傳統(tǒng)的學(xué)科領(lǐng)域，納米科技自身需要在發(fā)展中創(chuàng)立新的理論。,二、納米科技的研究意義和基本內(nèi)涵（1）,1、納米科技的研究意義 納米科技對產(chǎn)業(yè)的影響：在日益緊張的資源、能源約束下，人類生存和發(fā)展依賴于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，納米科技因其在推動產(chǎn)品高性能、微型化、環(huán)境友好、節(jié)約能源與資源、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善等方面起著關(guān)鍵的作用，而具有重大的社會和經(jīng)濟(jì)價值與意義?？赡軙龑?dǎo)新的工業(yè)革命。僅對產(chǎn)業(yè)的影響來說： 對信息產(chǎn)業(yè)的影響： 納米器件將代替微電子器件，計算能力提高千萬倍能耗卻可降低兩個數(shù)量級，芯片的設(shè)計需要符合納米物理學(xué)的理論，新的器件集成技術(shù)和方法，新的生產(chǎn)線，新的產(chǎn)品檢測方法、手段

13、和標(biāo)準(zhǔn)； 納米光電子學(xué)可使通訊帶寬增加千倍以上；量子存儲器的信息存貯量可提高千萬倍。 對生命科學(xué)的影響：納米生物學(xué)的出現(xiàn)將使生命科學(xué)獲得突破，如生物計算機(jī)的研究和應(yīng)用，早期疾病診斷與醫(yī)療、健康護(hù)理等。 對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的影響：因納米材料和技術(shù)的應(yīng)用，建材、涂料、染料、紡織等傳統(tǒng)產(chǎn)品性能提高，市場拓展，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)青春。,二、納米科技的研究意義和基本內(nèi)涵（2）,1、納米科技的研究意義 納米科技對知識經(jīng)濟(jì)的影響：21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時代，納米科技對信息科學(xué)、生命科學(xué)有巨大的推動作用，發(fā)達(dá)國家高度重視、將相關(guān)技術(shù)列為國家機(jī)密和商業(yè)機(jī)密進(jìn)行高度保密。 我國在納米科技方面的水平：在某些領(lǐng)域我國具有較高的水平。在

14、納米科技發(fā)展水平上，因其是嶄新的學(xué)科，傳統(tǒng)學(xué)科和技術(shù)的影響相對較小，在某些領(lǐng)域我國的水平不低，為我國相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展提供了可能。,二、納米科技的研究意義和基本內(nèi)涵（3）,二、納米科技的研究意義和基本內(nèi)涵（4）,2、納米科技的基本內(nèi)涵 納米科技（Nano Science and Technology）是20世紀(jì)80年代末、90年代初逐步發(fā)展起來的前沿性、交叉性的新興學(xué)科，它是在納米尺度（1-100納米）上研究物質(zhì)（包括原子和分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。 納米科技是研究納米尺度的物質(zhì)和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用，以及在工程技術(shù)應(yīng)用中存在的技術(shù)

15、問題。換句話說，是指在納米尺度認(rèn)識自然界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識；利用新技術(shù)通過直接操作和安排原子、分子來創(chuàng)造新物質(zhì)為人類所用。,三、納米科技的體系范疇（1）,1、納米材料物理學(xué) 2、納米材料化學(xué) 3、納米材料學(xué) 4、納米測量學(xué) 5、納米電子學(xué) 6、納米機(jī)械學(xué) 7、納米生物醫(yī)學(xué),三、納米科技的體系范疇（2）,1、納米材料物理學(xué) 納米材料體系：納米科技的材料基礎(chǔ) 零維（納米微粒、團(tuán)簇）、一維（納米絲、納米線、納米棒、納米帶、納米電纜等）、二維（納米薄膜）或三維（納米粒子組成的塊體）尺度上保持了納米尺度特征的材料體系。 納米效應(yīng) 量子限域效應(yīng) 小尺寸效應(yīng) 表面效應(yīng) 宏觀量子隧道效應(yīng) 納米材料物理學(xué)的任

16、務(wù)： 從物質(zhì)及其相互作用角度，揭示這些新奇特納米效應(yīng)或現(xiàn)象的物理學(xué)起因及本質(zhì)規(guī)律。,碳納米材料,2、納米發(fā)電機(jī)-氧化鋅納米線彎曲：壓電效應(yīng)作用,Spontaneous Polarization-Induced Nanohelixes, Nanosprings, and Nanorings of Piezoelectr, Nano. Lett. 2003, 3(12),1625-1631,三、納米科技的體系范疇（3）,2、納米材料化學(xué) 研究納米材料/體系合成的理論 以納米材料（如零維的納米微粒、團(tuán)簇，一維的納米線、納米棒等）的合成、表征及其化學(xué)性質(zhì)為主要研究對象。 研究的重點領(lǐng)域舉例： 不發(fā)生團(tuán)

17、聚的納米產(chǎn)品制備技術(shù) 改善納米材料與其他物質(zhì)相容性的技術(shù) 超大分子合成和自組裝技術(shù) 納米材料的催化特性等,三、納米科技的體系范疇（4）,3、納米材料學(xué) 納米材料是納米科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)和支撐。 主要研究內(nèi)容： 納米材料的制備與改性 納米材料的特性與表征 納米材料的應(yīng)用與評價 納米材料常用術(shù)語 材料指標(biāo)：力學(xué)（硬度、強(qiáng)度、韌性）、磁學(xué)、電學(xué)、譜學(xué)等 材料舉例：納米陶瓷、納米塑料、納米潤滑材料、納米磁性液體、納米巨磁材料、納米藥物、納米/量子器件與結(jié)構(gòu)等,三、納米科技的體系范疇（5）,4、納米測量學(xué)（納米表征學(xué)） 定義：描述納米結(jié)構(gòu)、納米尺度物質(zhì)的組成、性質(zhì)、性能、結(jié)構(gòu)特征及其相互關(guān)系的測量技術(shù)。

18、通常將組分的測定、性質(zhì)性能的檢測和結(jié)構(gòu)的確認(rèn)通稱為納米測量/表征。 重要性：為了在納米尺度上研究材料和器件的結(jié)構(gòu)與性能，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，發(fā)展新方法，創(chuàng)造新技術(shù)，必須建立納米尺度的檢測與表征手段。 主要測量手段舉例： 掃描隧道顯微鏡（STM），1982年Binning he Roherer發(fā)現(xiàn)，1986年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。 原子力顯微鏡（AFM），磁力顯微鏡，電容掃描顯微鏡，近場光學(xué)顯微鏡，透射電子顯微鏡，光譜等,三、納米科技的體系范疇（6）,5、納米電子學(xué)：研究納米尺度的電子器件和理論及其制備技術(shù)。 研究背景 傳統(tǒng)微電子學(xué)與器件的基礎(chǔ)理論：即半導(dǎo)體P-N結(jié)理論在亞微米以下就失效了， 當(dāng)電子器件的

19、尺寸小到納米數(shù)量級，電子的波動性及其相關(guān)效應(yīng)將起主導(dǎo)作用。 納米電子器件的設(shè)計指導(dǎo)思想（基礎(chǔ)效應(yīng)）： 量子相干效應(yīng) A-B效應(yīng)（彈性散射不破壞電子相干性） 普適電導(dǎo)漲落 庫侖阻塞效應(yīng),三、納米科技的體系范疇（7）,5、納米電子學(xué)： 目前的研究重點： 線寬為20-50納米的集成電路 量子器件和分子計算單元：單電子器件、自旋電子器件、分子電子器件、共振隧道器件等： 納米硅微波二極管及變?nèi)荻O管 高速、高密度、超大容量存儲器 器件開發(fā)指標(biāo)（美國國防高級研究計劃署提出） “雙十二”的指標(biāo)：運算速度1012次/S，存儲量1012位（非常高的指標(biāo)！） 即將給電子工業(yè)帶來一場革命！ 部分研究進(jìn)展 單有機(jī)分子

20、量子結(jié)構(gòu)，1mm2面積集中十億個分子(集成度提高萬倍!) 可容納單電子的微結(jié)構(gòu)器件 兩個原子構(gòu)成的隧道二極管，Xe原子開關(guān)（開關(guān)速度為0.05納秒!）,三、納米科技的體系范疇（8）,6、納米機(jī)械學(xué)： 定義：集納米技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)為一體，以制作納米機(jī)械裝置（又稱微型機(jī)械或微機(jī)電系統(tǒng)）為目的的學(xué)科。盡管處于起始狀態(tài)，但是前景誘人。 微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，歐洲稱為Microsystem,日本稱為Micromachine）不是傳統(tǒng)機(jī)械的比例縮小。 MEMS系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)理論 小尺寸效應(yīng) 表面力作用 傳統(tǒng)機(jī)械的徹體力成為次要因素,三、納米科技的體系范疇（9）,6、納米機(jī)械學(xué)：,MEMS與外

21、界的相互作用示意圖,三、納米科技的體系范疇（10）,7、納米生物醫(yī)學(xué) 發(fā)展背景：隨著納米科技在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，出現(xiàn)了治愈疾病用納米藥物、修復(fù)組織器官與替換用的納米生物材料，疾病檢查與檢測用的納米診斷技術(shù)，催生了納米生物醫(yī)學(xué)的出現(xiàn)與發(fā)展。 納米醫(yī)學(xué)：借助納米科技開展疾病預(yù)防、診斷、治療以及康復(fù)等許多醫(yī)（藥）學(xué)研究和應(yīng)用的學(xué)科。廣義地講，是指在分子水平上的疾病預(yù)防、診斷、治療、衛(wèi)生保健等的醫(yī)學(xué)技術(shù)。 納米生物學(xué)：研究在納米尺度上的生物結(jié)構(gòu)與生物反應(yīng)機(jī)理的學(xué)科，其中包括復(fù)制、修復(fù)和調(diào)控等許多方面的生物過程。 納米生物醫(yī)學(xué)：隨著納米科技的滲透和發(fā)展，納米醫(yī)學(xué)與納米生物學(xué)存在越來越大的共同區(qū)，兩者合稱為

22、納米生物醫(yī)學(xué)(Nano biomedicine)，或者生物醫(yī)學(xué)納米技術(shù)(Biomedical nanotechnology),三、納米科技的體系范疇（11）,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（1）,1、序言 2、美國納米科技的發(fā)展態(tài)勢 3、日本納米科技的發(fā)展態(tài)勢 4、德、法等歐洲國家的納米科技 5、澳大利亞、加拿大、韓國及發(fā)展中國家 6、短時間內(nèi)可能實用化的納米技術(shù),四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（2）,1、序言（機(jī)遇、挑戰(zhàn)、發(fā)展戰(zhàn)略） 機(jī)遇： 21世紀(jì)是各國挑戰(zhàn)納米科學(xué)與技術(shù)的世紀(jì)。 目前納米科學(xué)技術(shù)整體發(fā)展水平與20世紀(jì)50年代的計算機(jī)發(fā)展水平相當(dāng)，但是各國的重視程度遠(yuǎn)大于當(dāng)時對計算機(jī)重

23、視的程度。 一個形象的比喻：“20世紀(jì)重視微米技術(shù)的國家現(xiàn)在都成了發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)在重視納米技術(shù)的國家很可能成為新世紀(jì)的先進(jìn)國家”,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（3）,1、序言 挑戰(zhàn) 人類歷史上的任何科學(xué)發(fā)現(xiàn)，都沒有像納米科學(xué)技術(shù)這樣受到各國政府的重視：幾乎在同時，世界上各主要經(jīng)濟(jì)大國推出了國家級的納米科學(xué)技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃，這在歷史上是絕無僅有的。 各國的共識：加速納米科技技術(shù)從科學(xué)實驗向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移，借此推動國民生產(chǎn)和社會發(fā)展，保障國家安全和造福人民。 各國的差異：各國情況不同，規(guī)劃各有側(cè)重。,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（4）,1、序言 發(fā)展戰(zhàn)略 以未來的經(jīng)濟(jì)振興和國家實力的需求為目標(biāo)，牽

24、引納米科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)研究。 組織多學(xué)科的科技人員交叉研究和創(chuàng)新，重視技術(shù)集成。 重視發(fā)展納米新技術(shù)，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品，提高高技術(shù)含量， 部署納米材料和納米技術(shù)在環(huán)境、能源和信息等重要領(lǐng)域的應(yīng)用，實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。 加強(qiáng)納米尺度表征和檢測技術(shù)，避免對納米科學(xué)技術(shù)的一些認(rèn)識誤區(qū)，杜絕炒作，防止偽納米產(chǎn)品的乘虛而入。 我國應(yīng)加強(qiáng)在納米器件的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化上的宣傳、投入和政策扶持。防止重蹈在微米/半導(dǎo)體技術(shù)上的舊路。,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（5）,2、美國納米科技的發(fā)展態(tài)勢 納米科技發(fā)展歷史上的標(biāo)志性成果，美國做出了主要貢獻(xiàn)，也牢牢地占據(jù)了這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。 有關(guān)納米研究

25、計劃 國家層面：1991年4月就將納米技術(shù)列入“國家關(guān)鍵技術(shù)”，2001年1月21日宣布了“納米技術(shù)倡議”（NNI），涉及了國家科學(xué)基金會，國防部，商務(wù)部等12個部門。NNI重點：圍繞支持納米科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)研究、杰出研究中心或網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、新研究基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等，具有“開放性、共享性和靈活性” 。 NSF：范圍非常廣泛的基礎(chǔ)研究 國防部：納米科學(xué)，生物模仿，功能材料等 商務(wù)部：納米結(jié)構(gòu)材料和納米器件,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（6）,2、美國納米科技的發(fā)展態(tài)勢 有關(guān)納米研究計劃 公司層面：許多大型跨國公司、財團(tuán)和小企業(yè)（杜邦、惠普，郎訊科技、德州儀器等）組建了從事應(yīng)用基礎(chǔ)或應(yīng)用研究的設(shè)施與團(tuán)

26、體。經(jīng)費與美國政府資助額相當(dāng)。 國內(nèi)發(fā)展計劃為主，國際合作計劃為輔助 完善發(fā)展措施 加強(qiáng)組織和管理；短期（5年）、中期（6-10年）和長期（10年以上）目標(biāo)相結(jié)合；資助的長期和連續(xù)性； 支持跨學(xué)科的交叉研究；鼓勵國內(nèi)外的工業(yè)合作； 大力研制新儀器和設(shè)備；建立評估體系。 優(yōu)勢：納米合成、化學(xué)品和納米生物技術(shù),四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（7）,3、日本納米科技的發(fā)展態(tài)勢 僅次于美國的納米科技領(lǐng)先國家 有關(guān)納米研究計劃 國家層面：20世紀(jì)80年代開始，科學(xué)技術(shù)廳一直在積極推動各種納米科技相關(guān)的計劃 公司層面：非常重視納米技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)，企業(yè)投入是國家的3-4倍，技術(shù)世界領(lǐng)先 改革體制，促

27、進(jìn)納米科技的發(fā)展 在科學(xué)研究領(lǐng)域取消論資排輩的做法，引入競爭機(jī)制和協(xié)調(diào)機(jī)制； 政府取消對任何事情的微觀管理； 國立大學(xué)法人化，激勵承接來自工業(yè)界的研究合同，自己決定資金分配。 優(yōu)勢：納米器件、納米結(jié)構(gòu)材料,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（8）,4、德、法等歐洲國家納米科技的發(fā)展態(tài)勢 歐盟設(shè)立了納米科技研究計劃 第六框架協(xié)議（2002-2006年，共設(shè)7大領(lǐng)域）專設(shè)“納米科學(xué)技術(shù)”領(lǐng)域 其它6大領(lǐng)域也包括了大量與納米技術(shù)有關(guān)的研究項目 優(yōu)勢：納米粉末、納米涂層和新型儀器 德國、法國還有關(guān)納米研究計劃 德國： 政府極為重視，作為重點發(fā)展的研究領(lǐng)域 建立了6大納米研究中心，目的是使德國的納米科學(xué)技

28、術(shù)迅速處于國際領(lǐng)先水平，促使成果盡快產(chǎn)業(yè)化。 優(yōu)勢：微器件研究及商業(yè)化,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（9）,5、澳大利亞、加拿大、韓國及發(fā)展中國家 澳大利亞：2000年建立“量子計算機(jī)技術(shù)中心”，研究原子層面上固體硅基量子計算機(jī)方面的基礎(chǔ)物理學(xué)和量子計算機(jī)制造技術(shù)，同時建立納米材料中心 加拿大：成立國家納米技術(shù)研究所，從事納米技術(shù)在衛(wèi)生、能源和計算機(jī)技術(shù)等方面的應(yīng)用研究 韓國：建立“智能微系統(tǒng)中心”，開發(fā)電子技術(shù)、機(jī)械工程、材料和光學(xué)等技術(shù)集成的智能微系統(tǒng)，新建“國家納米制造研究中心”和“信息技術(shù)與納米技術(shù)融合中心” 發(fā)展中國家：印度、南非、墨西哥、菲律賓、智利、阿根廷等國家都啟動了納米科

29、技的創(chuàng)新研究計算,四、納米科技的國際競爭與發(fā)展態(tài)勢（10）,6、短時間內(nèi)可能實用化的納米技術(shù)（自學(xué)） P. 10 表1-3 P. 11 表1-4,五、我國納米科技發(fā)展綱要（1）,1、機(jī)遇和挑戰(zhàn) 2、指導(dǎo)思想和原則 3、目標(biāo)和任務(wù) 4、政策和措施,“國家納米科技發(fā)展綱要（2001-2010年）”是由科技部、國家發(fā)展與改革委員會、教育部、中科院、國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合下發(fā)的。“綱要”明確指出納米科技將對未來科技、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響。已經(jīng)成為國際竟相爭奪的科技戰(zhàn)略制高點。,五、我國納米科技發(fā)展綱要（2）,1、機(jī)遇和挑戰(zhàn) 納米科技將對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升

30、級，并可能帶動下一次工業(yè)革命，成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)新的增長點之一。 納米科技的興起，對我國提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也為我國實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。 部分領(lǐng)域與國際水平相近，但是整體研究和產(chǎn)業(yè)化水平差距不小，問題不少，希望很大。 2、指導(dǎo)思想和原則 指導(dǎo)思想：“有所為，有所不為，總體跟進(jìn)，重點突破” 基本原則：國家目標(biāo)與市場需求相結(jié)合；多學(xué)科交叉；注重知識產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)基礎(chǔ)研究、技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合；科技創(chuàng)新與體制創(chuàng)新相結(jié)合。,五、我國納米科技發(fā)展綱要（3）,3、目標(biāo)和任務(wù) “十五”期間目標(biāo)：在基礎(chǔ)研究，技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，人才隊伍三方面取得成就。 總體目標(biāo)：建設(shè)創(chuàng)新基地；建設(shè)研發(fā)體系；突破創(chuàng)新能力；培育產(chǎn)業(yè)和實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展。 主要任務(wù)： 加強(qiáng)納米科技前沿的基礎(chǔ)研究和基礎(chǔ)性工作 突破一批納米科技發(fā)展共性關(guān)鍵技術(shù) 開拓納米材料和器件的應(yīng)用，培育相關(guān)產(chǎn)業(yè) 建設(shè)國家納米科技基礎(chǔ)設(shè)施和研究開發(fā)基地 形成高素質(zhì)的納米科技骨干隊伍 4、政策和措施,六、納米熱潮中的問題和思考（1）,1、納米科技的“惡炒”和“庸俗商業(yè)化” 納米科技變“唐僧肉”，盲目崇拜和利用； 納米科技變“萬金油”，過分夸大和宣傳； 前面一段時期，這些問題導(dǎo)致了市場和消費者對納米科技和產(chǎn)品沒有信心，所謂“魚目混珠”，打擊了真正做納米科技研究和產(chǎn)業(yè)化的科技隊伍積極性。 2、