納米技術躋身世界第一梯隊

陸成寬

得益于政府的戰略性規劃和持續增長的資金支持，中國已成為納米技術的領導者，而且在未來無疑將成為一個舉足輕重的貢獻者。

好東西不在個大。這句話用在納米科學技術領域真是再貼切不過了。納米科技的尺度在十億分之一米，比人類的頭發絲還細，這種極小尺度上的科技對醫學和量子計算等眾多領域都有巨大的影響。

“一系列統計數據顯示，中國已成為當今世界納米科學與技術進步的重要貢獻者和世界納米科技研發前沿大國之一;未來將進一步統籌推進納米科技領域的基礎研究、技術創新和成果轉化，充分發揮納米科技對科技經濟發展的推動作用?！?月17日，在國家納米科學技術指導協調委員會主辦，國家納米科學中心承辦的第八屆中國國際納米科學技術會議（ChinaNANO 2019）上，中國科學院院長、大會主席白春禮指出。會議前一天還舉辦了第四屆“全球納米科技中心主任論壇”，論壇發布了由國家納米科學中心提供專業支持，施普林格自然集團獨立編制的《納米科學與技術：現狀與展望2019》白皮書。白皮書指出，得益于政府的戰略性規劃和持續增長的資金支持，中國已成為納米技術的領導者，而且在未來無疑將成為一個舉足輕重的貢獻者。受訪專家幾乎一致認為，無論是納米材料合成、納米電子設備器件、能源轉化和儲存納米 材料、納米醫學，抑或是綠色納米材料的使用，中國已成為納米技術研究產出的主要貢獻者。

作為對納米尺度物質的研究，納米科學是一門交叉學科，并已滲透到了化學、物理學、生物學和生命科學等眾多領域，在推動基礎科學進步中所起的作用越來越大。從20世紀90年代全球每年僅發表幾千篇納米論文，到如今的幾十萬篇論文，各主要科研大國發表的有關納米科學的研究成果日益增多，這也證明納米科學與技術正在成為諸多科研大國的研究重點。

白皮書根據自然指數數據，確定了高質量納米科學研究產出排名前100 位的機構，其中大多數來自美國和中國這兩個納米科學研究大國。2018 年，按照分數式計量（FC）方式計算，在納米相關研究產出最高的100所機構中，有33所來自中國，30所來自美國，7所來自韓國，6所來自德國，5所來自日本。在前100所機構中，上述8個國家占了88%。

而在全球排名前十的機構中，中國囊括了其中6席，主導地位顯而易見。

中國科學院包括其所有的下屬研究所和國家重點實驗室在內，其納米相關研究的FC排名第一，遠遠領先于前十大機構中的其他機構。

整體而言，全球比較的結果表明，美國和中國在納米科學和技術研究領域，包括高質量的研究產出，處于領先地位，而中國的增長尤其明顯。

為了了解納米科學對基礎科學的貢獻，研究人員分析了自然指數追蹤的高質量論文來檢驗納米科學在四個主要自然科學領域——化學、材料學、物理科學及生命科學領域的研究產出和增長情況。在四大研究領域中，物理科學領域的納米論文數量最多。這是因為幾乎所有的材料科學論文和許多化學論文，根據定義都可以歸類為物理科學。

需注意的是，生命科學領域的納米論文雖然是4大領域中數量最少的，但從2012年的約610篇增加到了2018年的1560篇左右，翻了一倍有余。生命科學是四大研究領域中增速最快的，也是唯一一個納米論文數量持續增長的研究領域。究其原因，這得益于納米醫學和納米診斷研究的蓬勃發展，如納米材料在藥物遞送中的廣泛應用。總體來說，作為一個寬泛的研究領域，物理科學在納米科學研究產出中所占的數量和比例都是最大的。但在考慮到研究領域規模后，我們看到納米科學和技術在材料科學中占據著主導性地位，這一點體現在使用納米科學和技術的材料科學論文比例在不斷擴大。納米科學和技術對生命科學研究產出的貢獻雖然看起來較小，但增長穩定。這一趨勢表明納米科學的交叉學科性質越來越明顯，促進了多重基礎科學領域的發展。

從納米片到納米管，納米材料有著眾多的物理形式與種類，因此也具有各種不同的用途，它們可以用作能源轉化中的催化劑，也可以用作電子設備中的納米器件。

根據2010年到2018年所發表的論文，可以發現納米材料的熱門應用包括電子器件、催化、藥物遞送、光電子器件以及儲能。探究電子器件應用的論文數遠超過其他的熱門應用，相關論文數從2010年的不到 31700篇增加到2017年的86000篇以上，增長逾170%。雖然這一數字在2018年回落到了82000篇以下，但以相關研究產出來衡量，電子器件依然是最熱門的納米技術應用。通過分析專利數據，可以發現熱門的納米應用領域包括電子器件、藥物遞送、涂料、催化和診斷。雖然與電子器件相關的納米專利數量和同類的納米論文數量一樣排名第一，但是藥物遞送和診斷這類生物醫學相關的納米專利申請數也十分可觀。這體現了對醫療健康領域應用的集中關注，以及生物醫療產業對技術創新的顯著需求。

白皮書指出，預計到2024年，納米技術對世界經濟的貢獻將超過1250億美元 。有了人工智能的助力，納米技術將釋放更多潛力，或將在可持續農業、智慧城市、數字化生活等方面起到越來越重要的作用。堅持審慎的發展道路，納米技術必將打造出更加美好的生活和環境。

來源|科技日報