只有創(chuàng)新，才能發(fā)展。新材料一如既往地成為今年各國爭相研究的重點(diǎn)。其中納米材料為重中之重，納米激光器、超微型電機(jī)、可控納米馬達(dá)、支撐蛋白質(zhì)的納米級腳手架和金屬線等重大成果接連問世。在創(chuàng)造及預(yù)測納米技術(shù)美好前景的同時，科學(xué)家開始關(guān)注納米技術(shù)可能帶來的潛在危害，并告誡人們不要將納米技術(shù)“妖魔化”，以免使科技發(fā)展受阻。

　　投資持續(xù)加大政策不斷加強(qiáng)

　　面對一浪高過一浪的納米技術(shù)研發(fā)熱潮，各國政府無不加大研究力度和增加投資。2003年全球在納米研究方面共投入30億美元。

　　美國始終把納米技術(shù)研發(fā)作為重點(diǎn)。自2001年以來，政府對納米研發(fā)的投入增加了83％，2004財(cái)政年度的研發(fā)預(yù)算近8.5億美元，比上一財(cái)年增加10％。布什總統(tǒng)12月3日簽署了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，批準(zhǔn)從2005財(cái)政年度開始的4年中投入約37億美元，促進(jìn)納米技術(shù)的研究開發(fā)。

　　法國雖受經(jīng)濟(jì)實(shí)力所限，投入不如美國和日本，但政府對納米技術(shù)的支持有增無減，尤其從今年開始實(shí)施國家納米科技投資3年計(jì)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(xiàng)目；促進(jìn)納米技術(shù)研究成果向中小企業(yè)與新興企業(yè)轉(zhuǎn)化。法國近10年來最大的工業(yè)投資項(xiàng)目———法國最大電子納米技術(shù)中心“聯(lián)盟－克洛爾2”2月27日正式啟動，主要任務(wù)是生產(chǎn)新一代電子芯片，將是世界規(guī)模最大的納米芯片生產(chǎn)中心。

　　歐盟計(jì)劃2002年至2006年為納米技術(shù)研究撥款13億歐元，英國將在今后6年內(nèi)撥款9000萬英鎊，支持企業(yè)和大學(xué)商用納米技術(shù)開發(fā)，并期望藉此吸引2億英鎊的額外投資，為大學(xué)與企業(yè)聯(lián)手進(jìn)入超小型設(shè)備領(lǐng)域提供資金。

　　加拿大國家研究委員會今年5月和加拿大13家公司合作，計(jì)劃每年投入30萬加元，共同開發(fā)基于納米材料的聚合物。這是加拿大首個由多方參與的納米聯(lián)合研究計(jì)劃。

　　德國聯(lián)邦教研部批準(zhǔn)對納米技術(shù)能力中心的投資，以建立更強(qiáng)大的跨學(xué)科合作網(wǎng)絡(luò)，在促進(jìn)納米領(lǐng)域內(nèi)跨學(xué)科研究方面發(fā)揮催化器作用。

　　韓國計(jì)劃在2007年前，投資1000億韓元建立新的“納米技術(shù)研究中心”，實(shí)現(xiàn)大學(xué)與企業(yè)的密切合作，將目前科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)各自獨(dú)立開展的納米項(xiàng)目、納米研究設(shè)施整合在一起，并計(jì)劃在2010年前在納米領(lǐng)域投資2.04兆韓元。

　　在政策方面，各國也有新舉措。

　　美國今年繼續(xù)加大執(zhí)行“國家納米計(jì)劃”的力度，制定了新的戰(zhàn)略目標(biāo)：到2010年培養(yǎng)80萬真正懂納米科技的人才，確保美國在21世紀(jì)占據(jù)納米領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。今年提出的優(yōu)先項(xiàng)目包括：納米材料科學(xué)及與醫(yī)療保健、本土安全和能源相關(guān)項(xiàng)目，特別是配合氫能源經(jīng)濟(jì)的納米儲存氫能技術(shù)。5月22日，麻省理工學(xué)院與美國陸軍合辦的“納米科技戰(zhàn)士”研究所未來戰(zhàn)士模擬中心正式“亮相”，公布了納米科技戰(zhàn)士研發(fā)計(jì)劃，研究方向是開發(fā)具有隱形、導(dǎo)電、自動療傷等多種神奇功能的21世紀(jì)的戰(zhàn)場裝甲，研究重點(diǎn)是能夠在戰(zhàn)場上保護(hù)士兵或?yàn)槠涮峁┽t(yī)療救助的材料和設(shè)備。其研究范圍包括七個領(lǐng)域：能量吸收材料、機(jī)械活動材料、檢測化學(xué)或生物攻擊的傳感器、醫(yī)療設(shè)備、納米材料制造技術(shù)、納米技術(shù)集成、模型制造和模擬。美國有很多納米科研項(xiàng)目，但如此嚴(yán)密的打造納米戰(zhàn)士的計(jì)劃還是第一個。

　　德國聯(lián)邦教研部積極探索公共研究與工業(yè)界戰(zhàn)略需求的一致性，促進(jìn)納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)、電子、汽車制造等領(lǐng)域的運(yùn)用。此外，德國政府支持建立納米技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，把握歐洲巨大市場潛在商機(jī)，積極建立與歐洲其他國家的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略聯(lián)盟。

　　日本10月成立了有268家大型企業(yè)參加的納米技術(shù)商務(wù)推進(jìn)協(xié)會，促進(jìn)納米技術(shù)研究成果盡早實(shí)用化。從明年開始，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省所屬研究機(jī)構(gòu)將向這些企業(yè)展示納米技術(shù)、提供納米材料樣品，讓企業(yè)能盡快拿出納米技術(shù)產(chǎn)品。

　　技術(shù)頻頻出彩材料屢屢出新

　　新年伊始，美國納米研究就來了個開門紅。于1月16日宣布研制出比頭發(fā)絲還細(xì)千倍，可自動調(diào)控開關(guān)的世界首個納米激光器。將其安裝在微芯片上，能提高計(jì)算機(jī)信息存儲量，加速信息技術(shù)的集成化發(fā)展，在電信、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

　　日本科學(xué)家在12月6日說，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)降到極端低溫時，非常接近于一維金屬的碳納米管的電阻急劇增大，變成絕緣體，與普通金屬的

　　表現(xiàn)截然相反，從而證實(shí)了日本諾貝爾物理學(xué)獎獲得者朝永振一郎關(guān)于一維金屬的電阻在極端低溫狀態(tài)下急劇增大的“朝永理論”。這一發(fā)現(xiàn)為發(fā)展納米技術(shù)提供了新思路，可在此基礎(chǔ)上開發(fā)超微半導(dǎo)體等新產(chǎn)品。

　　就整體而言，美國納米科技依然引領(lǐng)全球，碩果累累，獲得多項(xiàng)世界級的重大成果。

　　在納米基礎(chǔ)研究方面，發(fā)現(xiàn)碳納米管理想的吸收與發(fā)散光波特性，可望使量子密碼技術(shù)以及單分子傳感器變成現(xiàn)實(shí)；利用自行組裝的DNA分子作為建筑材料，建造了支撐蛋白質(zhì)的納米級腳手架和金屬線，直徑只有數(shù)十億分之一米，這是在納米級合成方面取得的重要成就，可能由此開發(fā)可編程的分子級傳感器或電路。在世界上首次得到具有壓電效應(yīng)的半導(dǎo)體納米帶結(jié)構(gòu)———實(shí)現(xiàn)納米尺度上機(jī)電耦合的關(guān)鍵材料，可用來設(shè)計(jì)研制各種納米傳感器、執(zhí)行器，以及共振耦合器，甚至納米壓電馬達(dá)，在微／納米機(jī)電系統(tǒng)有重要應(yīng)用價值。

　　在納米材料應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在電子元器件、微機(jī)械系統(tǒng)方面收獲更多，出現(xiàn)可控納米馬達(dá)、納米電動機(jī)、納米激光器、納米彈簧等成果。開發(fā)出的可控納米馬達(dá)由一種自旋蛋白質(zhì)片斷制成，寬度僅為11納米，可在未來用于驅(qū)動諸如藥物遞送系統(tǒng)等納米機(jī)械。用多層碳納米管制做的世界最小電動機(jī)的直徑約為500納米，比頭發(fā)絲還細(xì)300倍，能在電壓驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，對溫度和化學(xué)條件要求寬松，甚至在真空中也能運(yùn)轉(zhuǎn)，有很大應(yīng)用潛力，可廣泛用于光學(xué)開關(guān)等領(lǐng)域，為發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來全新含義。

　　在電子元器件方面，研制出以碳納米管為導(dǎo)電通路的場效晶體管及邏輯電路，為計(jì)算機(jī)電路納米化提供了一線曙光。制造出電子流動性比現(xiàn)有半導(dǎo)體材料高25％、比硅晶體管高70％的碳納米管晶體管，向讓納米管成為新一代功能更強(qiáng)大尺寸更小的電子產(chǎn)品邁出重要一步，由此發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體碳納米管在室溫下傳輸電流的能力好于任何已知的其它物質(zhì)，用它可造出比以往更好的晶體管，這一發(fā)現(xiàn)是納米管能夠成為新一代功能強(qiáng)大的電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的最新證據(jù)。開發(fā)出由單分子碳納米管構(gòu)成的世界最小發(fā)光元件，直徑1.4納米，可發(fā)出波長1.5μm的光，是分子元件研究領(lǐng)域的重大進(jìn)展，將推動碳納米管在納米級電子工程學(xué)和光元件領(lǐng)域的應(yīng)用研究，有可能在電子和光電子領(lǐng)域開辟新的應(yīng)用前景。它實(shí)現(xiàn)了芯片產(chǎn)業(yè)“光電合一”的夢想，表明納米管能與目前的硅電路結(jié)合，有可能促使納米管在2015年前在商業(yè)芯片上獲得應(yīng)用。

　　納米在能源應(yīng)用成為新的關(guān)注點(diǎn)，納米儲氫技術(shù)已成為重點(diǎn)項(xiàng)目，注重尋找可能用于儲氫的納米材料纖維，有關(guān)實(shí)驗(yàn)室已將儲氫纖維做到平均直徑在35納米的水平。

　　與此同時，美國的納米應(yīng)用研究還出現(xiàn)不少熱點(diǎn)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)為納米醫(yī)藥機(jī)器人、納米定向藥物載體、納米在基因工程蛋白質(zhì)合成中的應(yīng)用等具有潛力的應(yīng)用方向；微電子及信息技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用方面的開發(fā)熱點(diǎn)包括導(dǎo)電聚合物在信息技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用、納米電子元器件FET二極管、用于感應(yīng)器的電子序列、納米傳感器等。在化學(xué)工業(yè)上，應(yīng)用的開發(fā)熱點(diǎn)是利用納米材料提高催化劑的效能問題，包括用于燃料電池的催化劑等。

　　其他國家也獲得不少重大成果：

　　以色列科學(xué)家利用生物自組裝技術(shù)和碳納米管的電子特性，首次在DNA上制造出納米晶體管，說明利用生物技術(shù)制造無機(jī)物器件是可能的。以色列特拉維夫大學(xué)采用一種綜合生物技術(shù)和無機(jī)化學(xué)的辦法，制備出了銀納米導(dǎo)線，可作為穩(wěn)定的生物傳感器和芯片的電流導(dǎo)體。這是世界首次人工合成的離散而又均勻的納米導(dǎo)線。

　　日本名古屋大學(xué)研制出一種外層為半導(dǎo)體，內(nèi)層為導(dǎo)體的雙層納米管，可作為微電子元件的配線用于薄形裝置的關(guān)鍵部位，根據(jù)需要發(fā)揮不同的導(dǎo)電性能，在超小型精密器械制造等對導(dǎo)電性能要求高的領(lǐng)域?qū)⒋笥杏梦渲�地。日本信州大學(xué)研制成功目前世界最小的碳納米管，直徑只有0.4納米，這種納米管可在分子等級上與樹膠混合形成高強(qiáng)度樹膠，用于制作小型精密機(jī)械用樹膠齒輪。日本NEC研制出世界最小晶體管，長度為5納米，比最小的病毒還要小2倍，打破了IBM公司2002年12月研制出長度僅為6納米的晶體管的世界記錄。

　　法國國家科研中心利用粉末冶金制成機(jī)械特性奇佳，平均體積僅為80納米的純納米晶體銅，強(qiáng)度不僅比普通銅高3倍，而且形變非常均勻，沒有明顯的區(qū)域性變窄現(xiàn)象，這是科學(xué)家首次獲得和觀察到具有完美彈塑性的物質(zhì)，為制造常溫下的彈性物質(zhì)開辟了光明前景。

　　英國謝菲爾德大學(xué)和美國同行合作，通過模擬細(xì)胞自我組裝機(jī)制，使一種樹狀有機(jī)分子自我組裝成以前從未在有機(jī)分子中發(fā)現(xiàn)過，含25萬個原子的晶格單元，其截面約為20×20納米。這些晶格單元如同微型積木，由它構(gòu)建的納米晶體結(jié)構(gòu)比普通的液晶晶格結(jié)構(gòu)更大更復(fù)雜，可用于制造各種分子電子學(xué)和光學(xué)材料。這是目前能夠得到的最為復(fù)雜的可自我組合的超分子結(jié)構(gòu)，也是光子晶體材料研制領(lǐng)域首次在原子級精確度上獲取的納米級結(jié)構(gòu)。

　　大規(guī)模生產(chǎn)有譜 常溫制造有戲

　　納米管的生產(chǎn)制造技術(shù)始終是熱點(diǎn)，因?yàn)橹挥袑?shí)現(xiàn)低成本大批量生產(chǎn)，才談得上實(shí)際應(yīng)用。今年碳納米管的生產(chǎn)技術(shù)出現(xiàn)不少重大進(jìn)展。

　　俄羅斯科學(xué)家成功研制出能夠不間斷地生產(chǎn)碳納米管的技術(shù)裝置，生產(chǎn)能力達(dá)到每小時10克，是碳納米管生產(chǎn)技術(shù)的重大突破。俄科學(xué)家還研制出一種碳納米管生產(chǎn)新方法：將酒精和甘油的混合物噴射到被加熱至2000度—3000度的石墨棒上，制出厚度為30納米—150納米的碳纖維和厚度為20納米—50納米，長度能達(dá)到幾米的碳納米管，后者可用于生產(chǎn)連接地球和月球之間的運(yùn)輸線。

　　韓國漢城大學(xué)則利用碳納米管具有親水性，能自動聚集的特性，在世界上首次成功開發(fā)出一種高密度碳納米管批量生產(chǎn)技術(shù)，可同時生產(chǎn)數(shù)百萬個碳納米管，預(yù)計(jì)今后5至10年將實(shí)現(xiàn)商用化。

　　德國科學(xué)家利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離，解決了納米材料制作生產(chǎn)面臨的各種納米結(jié)構(gòu)混雜在一起無法分開的難題。

　　俄羅斯和德國研究人員正在合作開發(fā)在低溫條件下大量合成納米管的新方法，發(fā)現(xiàn)將聚乙烯醇和氯化銅混合物在250攝氏度的空氣中加熱3小時，可獲得直徑為20至60納米的納米管。這種納米管具有多層結(jié)構(gòu)，并能形成特殊的網(wǎng)狀，里面填充有銅以及銅和碳、氯的化合物等導(dǎo)電物質(zhì)，可應(yīng)用于微電子學(xué)研究領(lǐng)域。

　　法國科學(xué)家用超高真空掠入射小角X射線散射裝置實(shí)現(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

　　墨西哥國立自治大學(xué)應(yīng)用物理和高科技中心從墨西哥東南部油田提取的多份原油樣品中發(fā)現(xiàn)碳納米管，強(qiáng)度是鋼的100多倍，每桶原油可分離出2克。這是世界上首次在原油中發(fā)現(xiàn)天然碳納米管。埃克森－美孚石油公司、殼牌石油公司已經(jīng)在同墨方接觸，探討利用原油工業(yè)化生產(chǎn)碳納米管的可能性。

　　科學(xué)家還開發(fā)出了制造其他形式的納米材料的新技術(shù)和新工藝。美國加州大學(xué)用上萬億根直徑約50納米的銀納米線制成約20平方厘米的銀納米線薄膜，并以此為關(guān)鍵元器件，研制出可檢測出痕量危險(xiǎn)化學(xué)制品的新型探測裝置，在化學(xué)武器和生物武器檢測、國家安全和全球安全以及醫(yī)學(xué)測試上具有重要應(yīng)用價值。美國加州大學(xué)還制出了可用于制作小型電子裝置元器件的硅納米線薄膜，并首次發(fā)現(xiàn)，這種高性能硅納米線薄膜可緊緊附著在玻璃和塑料表面，可被彎曲或改造成各種形狀但不影響其性能，很可能會為更經(jīng)濟(jì)、更輕便、功能更強(qiáng)大的下一代電子設(shè)備鋪平道路，可作為高效計(jì)算機(jī)芯片的元器件，還可制作彩色光學(xué)顯示器的發(fā)光器件，制造裝有顯示器和微電腦的隱形眼鏡等。這種把納米導(dǎo)線大規(guī)模聚集在一起制成納米線薄膜的技術(shù)，將在納米科技領(lǐng)域產(chǎn)生重大沖擊。

　　治癌用“子彈”療傷裹繃帶

　　納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也獲得可喜進(jìn)展。

　　德國與美國在利用納米顆粒，對癌變組織進(jìn)行加熱，達(dá)到摧毀腫瘤目的的全新“納米熱療克癌法”上各有建樹，并在動物試驗(yàn)中取得成功。德國柏林夏里特醫(yī)院采用的“子彈”是含有氧化鐵的磁性納米微粒，通過外加磁場對注入腫瘤的納米微粒進(jìn)行加熱，癌變組織也因此被“加熱”，從而抑制腫瘤細(xì)胞的活性。在加熱到47攝氏度以上高溫時，病人體內(nèi)直徑小于5厘米的腫瘤可以被“粉碎”；美國賴斯大學(xué)則設(shè)計(jì)制造出可尋找和殺死惡性腫瘤細(xì)胞的鍍金納米子彈，可被注射到血管中，順著血流探尋和發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞。再用近紅外線照射，使納米子彈開始升溫，導(dǎo)致癌細(xì)胞被熱死。對無法進(jìn)行手術(shù)切除的惡性腫瘤來說，定點(diǎn)“爆破”可能是最有效的武器，發(fā)展前景十分樂觀。

　　日本科學(xué)家也實(shí)現(xiàn)利用納米顆粒對體內(nèi)器官給藥，利用電流脈沖將基因或蛋白質(zhì)插入表面“印”有蛋白質(zhì)“地址”的納米顆粒，將其注射到實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)，使顆粒有效抵達(dá)肝臟細(xì)胞并釋放所攜基因。這種新技術(shù)有望用來為肝臟運(yùn)送基因或藥物，在應(yīng)用對癥的基因或藥物治療各種肝病時發(fā)揮作用。

　　美國弗吉尼亞大學(xué)用比發(fā)絲還細(xì)1000倍的血液纖維蛋白原研制出最終可被人體自然降解的納米止血繃帶，不僅能快速止血，還能促進(jìn)傷口自然愈合�，F(xiàn)已制造出各種尺寸的止血繃帶，小到劃傷，大到槍傷，都有望一貼見效。

　　美國德克薩斯大學(xué)則用碳納米管拉制出長達(dá)100米，韌性是蜘蛛絲的4倍，鋼絲的20倍的可導(dǎo)電碳納米管超強(qiáng)合成纖維，進(jìn)而織出了碳納米管布料。這一新發(fā)展向利用碳納米管紡線織布，裁剪縫制出可充當(dāng)電池和傳感器的“聰明”服邁出了一大步。

　　危險(xiǎn)不容忽視安全提上日程

　　在全球納米研究不斷升溫的同時，有專家提醒，不能忽視納米技術(shù)發(fā)展可能出現(xiàn)的負(fù)效應(yīng)。

　　今年3月，科學(xué)家在美國化學(xué)會年會上報(bào)告了納米顆粒對生物可能產(chǎn)生的危害。紐約羅切斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)，讓實(shí)驗(yàn)大鼠暴露在含有直徑20納米的“特氟龍”塑料（聚四氟乙烯）顆粒的空氣中15分鐘，它們大多數(shù)在4小時之內(nèi)死亡。而暴露在直徑120納米顆粒中的對照組則安然無恙。杜邦公司和約翰遜宇航中心也發(fā)現(xiàn)，吸入單層碳納米管能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動物肺部產(chǎn)生肉芽瘤，而肉芽瘤是肺結(jié)核病的典型特征。

　　影響最大的呼聲是綠色和平組織委托英國帝國理工學(xué)院所作的報(bào)告《未來的技術(shù)，今天的選擇》。報(bào)告歸納了近期對納米技術(shù)可能危害的分析，指出納米粒子及納米產(chǎn)品可能包含科學(xué)家還未充分了解的全新污染物。

　　但目前對納米材料安全性的研究還處在非常早期的階段，一些國家政府或科學(xué)管理部門對納米技術(shù)的安全問題開始表示關(guān)注：英國政府要求皇家學(xué)會評估納米技術(shù)的安全問題，美國國會也在討論納米技術(shù)管制法案，美國國家自然科學(xué)基金會已撥出200萬美元資助科學(xué)家對納米技術(shù)的社會后果進(jìn)行研究，美國環(huán)保署今年也得到了600萬美元專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用以研究納米材料對環(huán)境的影響�！蹲匀弧冯s志則呼吁科學(xué)家坦誠參與爭論，不要重蹈轉(zhuǎn)基因作物的覆轍。

　　此外，反科學(xué)組織把目標(biāo)轉(zhuǎn)向納米技術(shù)也引起科學(xué)界的擔(dān)憂。轉(zhuǎn)基因食品在英國等歐洲國家被妖魔化，可以看作納米技術(shù)的前車之鑒。