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納米科技論文匯總十篇

時間:2023-03-25 10:26:58

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納米科技論文

篇(1)

1.健康和安全問題。納米技術對健康和安全的影響,是納米倫理面對的首要問題。由于納米粒子極其微小,可以說無孔不入,所以也很容易進入人體,有可能成為許多重大疾病如肺部疾病和心血管疾病的誘因,給人類健康和安全帶來嚴重的損害。研究表明,吸入的納米顆粒可能避開免疫系統的吞噬作用,蓄積在某些靶器官,也可跨越不同生物屏障,重新轉運分布到身體的其他組織器官,產生系統的健康效應[10]。而且,環境中的納米顆粒由于具有較大的表面積而極易吸附大氣中的有毒污染物,如多環芳烴等,被納米顆粒吸附的有毒污染物可進一步對人和其他生物體產生毒性效應,還可能波及整個生物圈。納米粒子對健康和環境的潛在風險涉及安全倫理和環境倫理的問題。安全不僅是一個科學的概念,安全更是倫理學必須考量的最基本的要素,因為安全既是人的基本需求也是人的基本權利。離開了安全,人的其他權利和自由、尊嚴等也將無從談起;而且,保障研究人員和工人在工作場所的生命和健康安全,也是國家和企業的基本責任。

2.平等與公正問題。首先,納米技術的潛在利益和風險使得其風險與利益的分配,也面臨著社會公平與公正的倫理問題。納米技術可能為技術發明家、企業家帶來豐厚的利益,但也可能為研究者、受試者、生產者甚至消費者帶來直接的和間接的健康風險,為公眾帶來環境風險。面對個體利益與公眾利益、企業利益與社會利益、眼前利益與長遠利益的沖突,應該優先考慮誰的利益?承擔高風險的人是否應得到較高的回報?“如何分配科學技術的發展帶來的好處、風險和代價,就成為了我們時代所必須面對的一個重要問題”[11]。其次,納米技術的應用也可能加劇原有的社會不平等、不公正現象。眾所周知,“信息高速公路”的出現導致了迅速擴大的信息資源和知識資源分布嚴重不均的“數字鴻溝”問題,并且加劇了原有的經濟不平等、機會不平等和社會不平等問題,成為當今社會問題的一個重要根源。納米技術的發展也可能產生類似數字鴻溝的“納米鴻溝”問題。比如,納米技術在醫學上的應用,使得疾病的預防、早期診斷和治療成為可能。研究表明,在不久的將來,用基因芯片、蛋白質芯片組裝成的納米機器人,有可能通過血管進入人體以診斷疾病、攜帶DNA去更換或修復有缺陷的基因片段,也可以將攜帶納米藥物的芯片送入人體內,在外部加以導向,使藥物集中到患處,更理想地提高藥物療效[12]。但是,這些技術在其發展的初期階段,往往比較昂貴,大部分人可能只好望而卻步,僅能被少數人使用。如何使社會中的大多數成員公正地享受到納米技術的成果并避免可能受到的損害,是納米技術發展過程中必須面對的重要倫理問題。第三,納米技術還有可能帶來代內與代際、窮國與富國之間的平等與公正問題,尤其是可能使發達國家與發展中國家之間的差距加大。能夠支付納米技術研究與發展巨額費用的國家,可能優先發現和利用納米技術的研究成果,在國際舞臺上便優先掌握了“話語權”。當然,也不能排除發達國家將有污染的、甚至有毒的納米研究項目轉移到發展中國家的可能。諸如此類的問題會使國際間的不平等惡化。此外,還存在為了當代利益發展納米技術而提前利用了過多的自然資源或給后代造成眾多污染等代際不公正現象。

3.自主與尊嚴問題。人是有理性的存在物。理性之人的尊嚴來自于它的自主性,能夠按照自己的意志作出決定。“大自然中的無理性者,它們不依靠人的意志而獨立存在,所以它們至多具有作為工具或手段的價值,因此我們稱之為‘物’。反之,有理性者,被稱為‘人’,這是因為人在本性上就是目的自身而存在,不能把他只當做‘物’看待。人是一個可尊敬的對象,這就表明我們不能隨便對待他。”[13]聯合國教科文組織在《世界生物倫理與人權宣言》中強調,科學技術的研究和發展需要遵循本宣言所闡述的倫理原則,要尊重人的尊嚴。這包括自尊、享受別人尊重和尊重他人三個方面。在納米技術的研究與應用中,許多方面涉及人的自主與尊嚴問題。例如,納米技術與認知科學相互滲透與融合,可以揭示人腦的工作機制,利用納米藥物可以增強人的認知能力或治療某些腦神經與認知方面的缺陷。但是,如果利用這些研究成果控制人的思維、干擾人的決定,則侵犯了人的自、漠視人的尊嚴。再者,如果將能夠隨時獲取他人信息的納米電子芯片等極微小的納米器件,毫不被人察覺地嵌入他人衣服或皮膚里,則不僅竊取了他人的隱私,更貶損了他人的尊嚴。又如,納米基因工程不僅能夠治療遺傳病,而且能夠改變生殖細胞基因以達到治療或增強后代的目的。但是,不論父母的主觀意愿是否善良,這種行為確實忽視了子女的自主與尊嚴。而諸如賽博格(Cyborg)、生命產品(Biofact)等技術的進一步發展將模糊人與機器、生命體與人工產品之間的界限,使得我們關于人與自然的基本概念發生動搖,什么是人、什么是自然等問題將變得不再是不言而喻的了。

納米倫理的特征與評估

納米技術的中介性和不確定性特征不僅使納米技術可能引起一系列的倫理問題,而且也使得這些倫理問題展現出共同的倫理特征:可能性、整合性和前瞻性。這使得即時性、跨學科性、預警性評估成為應對納米倫理的關鍵。

篇(2)

納米材料顆粒之間都存在著范德華力、庫侖力等,甚至有些顆粒還會和化學鍵結合,結果導致了陶瓷顆粒很容易出現團聚,而且顆粒愈小,團聚就越緊,在這種情況下,納米材料應有的良好性能就比較難以充分發揮出來。就解決方式而言,一般通過施加機械能,或者引發化學作用這兩種途徑進行解決,不過硬團聚由于顆粒之間結合的比較緊密,單純的通過化學作用是遠不能夠實現目標的,所以還需要另外施加一個比較大的機械力,例如剪切力、撞擊力等。通過這些里對材料的結合力進行破壞。

納米磁性液體在旋轉軸中的應用

一般而言,對于靜態的密封比較容易解決,通常可以采用塑料、金屬、橡膠等材料制作的O型環當做密封的元件,將其密封。但對于動態的密封,特別是旋轉條件下的密封則一直沒有好的解決方式。在高速、高真空條件下一般不能進行動態密封,而納米磁性液體則帶來了一種新的解決方式。納米技術對磁性液體在旋轉軸中的應用取得了很大的促進作用。我國南京大學已經成功進行了多種磁性液體的制成,比如硅油、水基、烷基、二脂基等。而在磁性液體的應用方面,電子計算機的硬盤在防塵密封方面就普遍采用了磁性液體。而在劑的制造方面,對新型劑的制造也起到了較大的促進作用。

篇(3)

對于新裝修的房間,一些裝修材料、家具等物品會散發出有害氣體,導致室內空氣中的甲醛、甲苯等有機物質的濃度高于室外,有的甚至會高于工業區,不利于人們的健康,因此需要對其室內的空氣進行凈化。而相關的研究表明,光催化劑———納米TiO2可以有效降解室內甲醛、甲苯等有機有害物質,并且其所達到的效果是最好的。另外,由于應用納米TiO2的光催化功能在殺死室內環境中的細菌的同時,還可以降解由細菌釋放出來的有毒復合物質,因此,納米TiO2光催化劑也被安放于醫院的病房、手術室等區域以實現殺菌、除臭的作用。

脫硫催化劑的應用

篇(4)

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義,世界各國(地區)紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器,相繼制定了發展戰略和計劃,以指導和推進本國納米科技的發展。目前,世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃,但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。

(1)發達國家和地區雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機,美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃(NNI),其宗旨是整合聯邦各機構的力量,加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》,這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃,從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域,并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源(人才、資金、設備)的落實。之后,日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針,積極推進從基礎性到實用性的研發,同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域,有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略,目前,已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施:增加研發投入,形成勢頭;加強研發基礎設施;從質和量方面擴大人才資源;重視工業創新,將知識轉化為產品和服務;考慮社會因素,趨利避險。另外,包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。

(2)新興工業化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響,韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體,為了保持競爭優勢,也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》,2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》,隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域,以提升前沿技術和基礎技術的水平;到2010年10年計劃結束時,韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平,進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始,相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》,這些計劃以人才和核心設施建設為基礎,以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標,意在引領臺灣知識經濟的發展,建立產業競爭優勢。

(3)發展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭,也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》,并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖,確定中國在目前和中長期的研發任務,以便在國家層面上進行指導與協調,集中力量、發揮優勢,爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術,南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略,可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度,加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。

2、納米科技研發投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發熱潮,現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家,都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金,而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱,在過去10年里,世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明,全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內,聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元,2005年將增加到9.82億美元。更重要的是,根據《21世紀納米技術研究開發法》,在2005~2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元,而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究,近年來納米科技投入迅速增長,從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元,而2004年還將增長20%。

在歐洲,根據第六個框架計劃,歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元,有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計,歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國,甚至更高。

中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右;另外,地方政府也將支出2.4億~3.6億美元。中國臺灣計劃從2002~2007年在納米技術相關領域中投資6億美元,每年穩中有增,平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元,而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言,歐盟25國為2.4歐元,美國為3.7歐元,日本為6.2歐元。按照計劃,美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元,日本2004年增加到8歐元,因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是:歐盟為0.01%,美國為0.01%,日本為0.02%。

另外,據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱,很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元,占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元,占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元,占17%。由于投資的快速增長,納米技術的創新時代必將到來。

3、世界各國納米科技發展各有千秋

各納米科技強國比較而言,美國雖具有一定的優勢,但現在尚無確定的贏家和輸家。

(1)在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果,2000—2002年,共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引(SCI)》收錄。納米研究論文數量逐年增長,且增長幅度較大,2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文,美國以較大的優勢領先于其他國家,3年累計論文數超過10000篇,幾乎占全部論文產出的30%。日本(12.76%)、德國(11.28%)、中國(10.64%)和法國(7.89%)位居其后,它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇,是納米研究最活躍的國家,也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出,2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點,到2002年已經超過德國,位居世界第三位,與日本接近。

在上述5國之后,英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多,各國3年累計論文總數都超過了1000篇,且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外,如果歐盟各國作為一個整體,其論文量則超過36%,高于美國的29.46%。

(2)在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭

據統計:美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國(1454項),其次是日本(368項)和德國(118項)。由于專利數據來源美國專利商標局,所以美國的專利數量非常多,所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多,所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大,在論文數最多的20個國家和地區中,專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明,很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力,但比較側重于基礎研究,而實用化能力較弱。

(3)就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用,目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面,納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷,而且,已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年,美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》,目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合,實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標;利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門,這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用,還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果,未來5~10年有望商業化。

雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點,納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究,期望突破傳統的極限,讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒,并按照一定規則排列這些顆粒,使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面,目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發實力強大,某些方面處于世界領先水平,但尚未脫離基礎和應用研究階段,距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上,日本最重視的是應用研究,尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外,日本開發出多種不同結構的納米材料,如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上,日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法,同時積極開發新的制造技術,特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1/10,兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高,并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置,能應用于納米領域,在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路,是世界最高水平。

日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地,如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機,解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過,這些研究大都處于探索階段,成果為數不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力,特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多,主要以金屬和無機非金屬納米材料為主,約占80%,高分子和化學合成材料也是一個重要方面,而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。

4、納米技術產業化步伐加快

目前,納米技術產業化尚處于初期階段,但展示了巨大的商業前景。據統計:2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元,2010年將達到14400億美元。為此,各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化,都在加緊采取措施,促進產業化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為,美國大公司自身的納米技術基礎研究不足,導致美國在該領域的開發應用缺乏動力,因此,嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心,希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”,以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項:一是進行納米技術基礎研究;二是與大企業合作,使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面,其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破,并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大,其目的是共享信息,促進聯系,加速納米技術應用。

日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合,不久前又建立了“關西納米技術推進會議”,以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程;東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所,試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。

篇(5)

由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義,世界各國(地區)紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器,相繼制定了發展戰略和計劃,以指導和推進本國納米科技的發展。目前,世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃,但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。

(1)發達國家和地區雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機,美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃(NNI),其宗旨是整合聯邦各機構的力量,加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》,這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃,從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。

日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域,并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源(人才、資金、設備)的落實。之后,日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針,積極推進從基礎性到實用性的研發,同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域,有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略,目前,已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施:增加研發投入,形成勢頭;加強研發基礎設施;從質和量方面擴大人才資源;重視工業創新,將知識轉化為產品和服務;考慮社會因素,趨利避險。另外,包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。

(2)新興工業化經濟體瞄準先機

意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響,韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體,為了保持競爭優勢,也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》,2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》,隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域,以提升前沿技術和基礎技術的水平;到2010年10年計劃結束時,韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平,進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始,相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》,這些計劃以人才和核心設施建設為基礎,以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標,意在引領臺灣知識經濟的發展,建立產業競爭優勢。

(3)發展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭,也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》,并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖,確定中國在目前和中長期的研發任務,以便在國家層面上進行指導與協調,集中力量、發揮優勢,爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術,南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略,可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度,加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。

2、納米科技研發投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發熱潮,現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家,都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金,而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱,在過去10年里,世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明,全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內,聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元,2005年將增加到9.82億美元。更重要的是,根據《21世紀納米技術研究開發法》,在2005~2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元,而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究,近年來納米科技投入迅速增長,從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元,而2004年還將增長20%。

在歐洲,根據第六個框架計劃,歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元,有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計,歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國,甚至更高。

中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右;另外,地方政府也將支出2.4億~3.6億美元。中國臺灣計劃從2002~2007年在納米技術相關領域中投資6億美元,每年穩中有增,平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元,而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言,歐盟25國為2.4歐元,美國為3.7歐元,日本為6.2歐元。按照計劃,美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元,日本2004年增加到8歐元,因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是:歐盟為0.01%,美國為0.01%,日本為0.02%。

另外,據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱,很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元,占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元,占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元,占17%。由于投資的快速增長,納米技術的創新時代必將到來。

3、世界各國納米科技發展各有千秋

各納米科技強國比較而言,美國雖具有一定的優勢,但現在尚無確定的贏家和輸家。

(1)在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果,2000—2002年,共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引(SCI)》收錄。納米研究論文數量逐年增長,且增長幅度較大,2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文,美國以較大的優勢領先于其他國家,3年累計論文數超過10000篇,幾乎占全部論文產出的30%。日本(12.76%)、德國(11.28%)、中國(10.64%)和法國(7.89%)位居其后,它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇,是納米研究最活躍的國家,也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出,2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點,到2002年已經超過德國,位居世界第三位,與日本接近。

在上述5國之后,英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多,各國3年累計論文總數都超過了1000篇,且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外,如果歐盟各國作為一個整體,其論文量則超過36%,高于美國的29.46%。

(2)在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭

據統計:美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國(1454項),其次是日本(368項)和德國(118項)。由于專利數據來源美國專利商標局,所以美國的專利數量非常多,所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多,所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大,在論文數最多的20個國家和地區中,專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明,很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力,但比較側重于基礎研究,而實用化能力較弱。

(3)就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用,目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面,納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷,而且,已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年,美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》,目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合,實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標;利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門,這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用,還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果,未來5~10年有望商業化。

雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點,納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究,期望突破傳統的極限,讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒,并按照一定規則排列這些顆粒,使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面,目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。

日本納米技術的研究開發實力強大,某些方面處于世界領先水平,但尚未脫離基礎和應用研究階段,距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上,日本最重視的是應用研究,尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外,日本開發出多種不同結構的納米材料,如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。

在制造方法上,日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法,同時積極開發新的制造技術,特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1/10,兩三年內即可進入批量生產階段。

日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高,并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置,能應用于納米領域,在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路,是世界最高水平。

日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地,如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機,解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過,這些研究大都處于探索階段,成果為數不多。

歐盟在納米科學方面頗具實力,特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多,主要以金屬和無機非金屬納米材料為主,約占80%,高分子和化學合成材料也是一個重要方面,而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。

4、納米技術產業化步伐加快

目前,納米技術產業化尚處于初期階段,但展示了巨大的商業前景。據統計:2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元,2010年將達到14400億美元。為此,各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化,都在加緊采取措施,促進產業化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為,美國大公司自身的納米技術基礎研究不足,導致美國在該領域的開發應用缺乏動力,因此,嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心,希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”,以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項:一是進行納米技術基礎研究;二是與大企業合作,使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面,其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破,并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大,其目的是共享信息,促進聯系,加速納米技術應用。

日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合,不久前又建立了“關西納米技術推進會議”,以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程;東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所,試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。

篇(6)

        研究論文

        (1)多壁納米碳管對磷酸鐵鋰正極材料熱穩定性及表面形貌的影響 mária filkusová andrea fedorková renáta

        oriňáková andrej oriňák2 zuzana nováková lenka kantárová

        動態

        (7)第十一屆全國新型炭材料學術研討會征文通知 無

        研究論文

        (8)氧化硅包覆單壁碳納米管納米電纜的制備 張艷麗 侯鵬翔 劉暢

        動態

        (13)thc系列耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂 無

        研究論文

        (14)多壁碳納米管的對氨基苯磺酸鈉修飾及對cu^2+的吸附性能 鄭凈植 胡建 杜飛鵬

        動態

        (19)《新型炭材料》2011年sci影響因子0.914 無

        研究論文

        (20)磁場處理對ldpe及其碳納米管復合材料電導特性的影響 韓寶忠 馬鳳蓮 郭文敏 王艷潔 蔣慧

        動態

        (25)西安誠瑞科技發展有限公司 高低溫炭化爐、液相(氣相)沉積爐、石墨化爐 無

        研究論文

        (26)碳納米管/鐵氰化鎳/聚苯胺雜化膜對抗壞血酸的電催化氧化 馬旭莉 孫守斌 王忠德 楊宇嬌 郝曉剛 臧楊 張忠林 劉世斌

        (33)水輔助化學氣相沉積制備定向碳納米管 劉庭芝 劉勇 多樹旺 孫曉剛 黎靜

        (39)通過高溫裂解酚醛樹脂制備氣體分離用炭膜——裂解溫度及臭氧后處理的作用分析 mohammad mahdyarfar toraj

        mohammadi ali mohajeri

        動態

        (46)納米植物炭黑 無

        研究論文

        (47)中孔炭負載二氧化鈦光催化劑的制備及降解甲基橙 因博 王際童 徐偉 龍東輝 喬文明 凌立成

        (55)co2捕集用具有多級孔結構納米孔炭的制備 唐志紅 韓卓 楊光智 趙斌 沈淑玲 楊俊和

        研究簡報

        (61)高分散性氧化石墨烯基雜化體的制備及其熱穩定性增強 張樹鵬 宋海歐

        (66)相互連接的碳微米球的制備與磁性 文劍鋒 莊葉 湯怒江 呂麗婭 鐘偉 都有為

        (71)碳化物衍生碳涂層的表面劃痕織構能降低摩擦 眭劍 呂晉軍

        動態

篇(7)

科研,瞄準前沿

一位年僅三十幾歲的學者、一連串前沿成果,劉飛博士稱得起“年輕有為”。然而,與大多數年輕人不同,劉飛博士一心一意地埋首于納米材料領域的研究工作,不沾浮躁之風。在這條道路上,他潛心向前,以“學習”的態度行于斯、研于斯,在一維納米材料的制備、表征與物性研究的領域上取得了一系列成績:

首先,在微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)設備中,劉飛使用α―Fe2O3(0001)為基底,以N2和H2為反應氣源,首次制備出垂直于基底生長的Fe3O4納米金字塔陣列。這種新型Fm04納米材料的陣列很可能在垂直方向上的高密度信息存儲中有著潛在的應用,其結果發表在高水平學術雜志AdvMater上。

其次,在單溫管式爐設備中,劉飛使用熱蒸發冷凝沉積技術在較低的生長溫度(

與此同時,劉飛利用真空下高溫碳熱還原法,首次制備出了大面積垂直于si基底生長的單晶的Boron納米線和納米管。掃描電子顯微技術(SEM)研究表明所制備出的硼納米線的長度為5um,平均直徑為30nm。透射電子顯微鏡技術(TEM)和元素維度分布譜技術(ElementMapping)的研究結果都證明所獲得的硼納米材料具有完美的單晶四方結構,它們的生長方向為[001]。電子能量損失譜技術(EELS)研究結果也表明納米線中硼元素的同時使用開爾文探針技術(KelvlnProbe)首次測試出Boron納米材料的功函數為4.4eV。并利用改裝后的SEM系統中的在位物性測試技術對單根硼納米線的電導率和場發射特性進行了一系列系統的研究。研究結果表明:單根硼納米線的電導率為1-8×10-3(n?cm)-1,其開啟電場為5.1v/μm,閾值電場為115V/μm;在保持場發射電流為1.05μA的一小時穩定性測試中,單根硼納米線的電流波動性低于22%并且當電場強度提高到59~74V/μm,單根硼納米線的場發射電流密度更是達到了2X105-4×105A/cm2,這完全可以滿足場發射領域的需要。由于Boron一維納米材料具有高熔點(2300℃)、高電導率,并且具有獨特的“三芯鍵”結構以及優良的物理和化學特性,所以這種新型納米材料的發現以及進一步研究很有可能為納米科學和技術的發展開創了一個嶄新的領域。相關科研成果分別發表在知名科學雜志AdvancedMaterla/sc和Uitramzcroscopy上,并由世界上著名的德國的“Nanowerk”網站和國內知名的“科學網”網站分別進行了“Spotlight”報導和專題報導。

除此以外,劉飛使用化學氣相沉積技術實現了對不同形貌AIN納米結構(納米棒,納米錐和納米火山口)垂直陣列的可控生長。為了研究其納米結構場發射特性的影響因素,劉飛對比了不同形貌氮化鋁陣列的場發射特性。實驗結果表明,氮化鋁火山口陣列具有最好的場發射特性表現,其閾值電場為7.2V/μm,場發射電流的穩定性測試表明其電流波動小于4%。同時,所有三種氮化鋁納米結構陣列都具有和其他很多具有優良冷陰極納米材料相比擬的場發射特性,這表明其在未來的場發射領域具有很大的應用前景,結果已發表在ChinesePhysicsB等雜志上。

未來,戰機握在手中

學習和實踐中,劉飛不僅積累了豐富的經驗,也形成了一套獨特的科研方法和理念,解決了很多工程實際應用的問題,贏得了良好的經濟效益和社會聲譽,并獲得一項國家專利。他是成功的,當然,成功之人自有成功之道。

1995年9月,劉飛邁入吉林大學的校門,考進材料科學與工程專業,四年的本科學習,劉飛以他的聰明和勤奮贏得了老師和同學們的一致認可,連續三年獲得“人民獎學金”,并于1999年獲“系優秀學生”稱號。同年,他以優異的成績畢業,卻并不滿足于自己當時的所學,或許是源于心底的那一份母校情結,劉飛選擇留在吉林大學進行碩士研究,在材料科學學院攻讀材料物理與化學專業。碩士學習期間,劉飛在于文學教授的指導下進行了磁控濺射生長巨磁阻多層膜的研究工作,并于2002年7月完成碩士論文《Cu/Fe多層膜的表面、界面微結構研究》,獲得工學碩士學位,其論文獲得學校研究生論文比賽優勝獎,這位年輕的碩士研究生充分展露了他在科研領域的才華。

2002年9月,劉飛考入中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室,師從于高鴻鈞研究員,攻讀凝聚態物理博士學位,2005年9月獲得理學博士學位,并于2004年獲得“所長優秀獎學金”、2006年獲得中國真空學會優秀博士論文獎學金。

在科學的道路上沒有捷徑,正因為艱難才去登攀,而站得更高才能看得更遠,年輕的劉飛博士沒有止步于一點點的成績,在科學之路上,他選擇一路向前。自2005年9月,劉飛博士在中山大學理工學院的顯示材料與技術國家重點實驗室參加工作以來,包括在中國科學院物理研究所攻讀博士期間,他主持國家自然基金委――廣東省聯合基金重點基金一項、國家自然科學基金青年基金一項、教育部博士點新教師基金一項,并且參與了多項國家“973”和“863”項目,共發表了學術論文(SCI、EI和ISTP收錄)二十余篇。

篇(8)

開啟電分析化學之路

1995年,羅細亮高考失利,面對高出分數線僅一分的高考成績,他很是糾結。一心向往的上海交通大學肯定是無望了,擺在他面前的,只有兩條路:要么復讀,要么去青島化工學院(現為青島科技大學)應用化學系報到。思量再三,羅細亮選擇了后者,進入算不上一級學府的青島化工學院。這樣的決定對于當時那些建議羅細亮復讀的人來說也許不是最好的選擇,但是對于如今的羅細亮來說卻是他當年最正確的選擇。

青島化工學院是最早有碩士點的高校之一,可以繼續深造。從大一報到之日起,羅細亮的目標就是深造,他要靠自己的力量改變人生軌跡。

學校并沒有讓羅細亮失望,他到校后發現,學校里的教授們教學水平很高,很重視學生的動手能力,實驗課時十分充足。不僅如此,青島化工學院的老師們對學生們一向要求嚴格,羅細亮還記得,當時他的畢業設計把實驗做壞了,為此挨了老師的不少批評,直到他把實驗做得完美,才過了老師的那一關。“正是因為我在學校時打下了扎實的基礎,所以日后,當我在南京大學讀博士及國外做博士后時,我的動手能力比其他名校來的學生甚至還要強。”羅細亮回憶道。

大學四年的學習生活很快就過去了,羅細亮不忘初衷,決定考研,這次沒有猶豫,沒有懷疑,他直接考取了本校研究生,跟隨當時的校長、知名的學者焦奎教授,開始從事電分析化學的研究。2002年,碩士研究生學習結束后,他聽取導師的建議考取了南京大學攻讀博士,師從著名的分析化學家陳洪淵教授。從此,羅細亮牢牢的把握著自己的人生軌跡。

接下來的2005~2011年間,羅細亮先后在愛爾蘭都柏林城市大學國家傳感器研究中心、美國亞利桑那州立大學生物設計研究院及匹茲堡大學生物工程系從事博士后研究。2011年2月獲歐盟瑪麗居里學者,同年3月被美國匹茲堡大學聘為研究助理教授。

正當羅細亮在國外的發展順風順水的時候,他接到了母校青島科技大學拋來的橄欖枝,希望他回母校工作,并申請山東省的泰山學者特聘教授。飲水思源,不可忘本,羅細亮當機立斷,放棄了即將到手的綠卡,辭去了國外的工作,帶著妻子和一雙兒女,毅然回到了祖國,回到了青島科技大學。

享受科研之趣

科研路上總是層巒疊嶂,沒有盡頭。作為科研人,如果沒有點執著的勁頭,就意味著終有一天你會在某一個山頭前停滯不前。而對羅細亮來說,他熱愛科研,享受科研的樂趣,在科研的路上,執著地翻過一坐又一坐高山。

在南京大學讀博士期間,羅細亮在導師陳洪淵院士和徐靜娟教授的指導下,開創了利用電沉積殼聚糖固定生物識別分子制備生物傳感器的方法。

在制備生物傳感器的過程中,最關鍵的步驟是生物識別分子的固定。實現生物識別分子簡便、有效的固定,而又同時盡可能地保持其活性,一直是世界上眾多科學家孜孜以求的目標。利用生物聚合物殼聚糖的電沉積特性和良好的生物相容性,羅細亮率先提出了通過電化學沉積殼聚糖,用于同時或依次固定納米材料和生物識別分子制備生物傳感器的方法。通過這種方法制備生物傳感器,簡單有效且條件溫和,普遍能夠得到理想的結果。該方法提出后在國際上廣受關注,目前已經被中、美、日和歐洲等30多個國家和地區的科學家們所廣泛借鑒和采用,成為了比較有代表性的生物分子固定化和生物傳感器制備方法之一。基于這一研究成果發表的3篇主要研究論文至今已被他人引用超過500次。尤其值得指出的是,美國一流大學馬里蘭大學Gregory Payne教授領導的研究組,在他們發表的20余篇高水平論文里,高度評價了羅細亮的研究工作,明確表示羅細亮的研究工作是這方面最早的相關報道。2007年,羅細亮的博士學位論文在被相繼評為南京大學優秀博士學位論文和江蘇省優秀博士學位論文之后,又獲得全國百篇優秀博士學位論文提名獎。

科研永不止步

羅細亮并沒有就此止步,為了進一步提升自己的科研水平,2005年,羅細亮申請了國外的博士后,先后赴愛爾蘭都柏林城市大學和美國亞利桑那州立大學,跟隨愛爾蘭皇家科學院院士Malcolm Smyth教授和世界著名分析化學家Joseph Wang教授,在分析化學領域深造。2008年,考慮到生物化學與分析化學的結合日益緊密,而自己又缺乏生物的研究背景,為了拓展自己的研究方向,羅細亮又申請去了美國匹茲堡大學生物工程系,使自己的研究從化學和材料拓展到生物領域,有利于實現不同學科的相互交叉。

博士后研究期間,羅細亮在化學、材料和生物這幾個學科的交叉領域,開展了一系列研究,并取得了豐碩的研究成果。其中比較突出的貢獻是,構建了新穎的藥物釋放體系,在國際上率先實現了利用碳納米管內腔來儲存和可控釋放藥物。

碳納米管是目前國際上研究的熱點,由于它特殊的物理化學性質,其在藥物可控遞送和釋放方面的應用研究廣受關注。理論上,碳納米管的內腔是儲存藥物的理想納米膠囊,但是如何實現藥物在碳納米管內的儲存和釋放,一直是個沒有解決的難題。羅細亮的研究實現了利用碳納米管的內管來裝載藥物。儲存的藥物,通過簡便的電化學刺激就能夠以可控的方式釋放出來,而且進一步的細胞實驗證實由此釋放出來的藥物仍然保持有藥物活性。這是首次報道利用碳納米管的內管來裝載并可控釋放保持有活性的藥物,研究結果發表在本領域頂尖期刊生物材料上,并被美國能源部的能源技術國家實驗室作為新聞報道,認為這項技術將有效促進神經控制可植入裝置的發展。

羅細亮還發展了新穎的可控合成單根導電聚合物納米線的方法,并研制了超靈敏的單根納米線生物傳感器。

利用單根納米線來構建具有優異性能的納米裝置或器件,是目前世界上眾多科學家所努力的前沿方向,但是單根納米線在可控合成尤其是操控上的困難極大阻礙了這方面研究的進展。羅細亮制備了具有高度選擇性和靈敏度的納米生物傳感器,其檢測限低于1皮克每毫升,遠遠優越于其他類似的生物傳感器。由于該傳感器從合成到檢測都采用可控的電化學技術,非常適合進一步研制超靈敏、集成化的納米傳感系統。

2011年,對于35歲的羅細亮來說,是非常特別的一年。當年2月,羅細亮獲得歐盟第七框架計劃國際合作項目的資助,成為英國牛津大學化學系的高級瑪麗居里學者;3月,羅細亮被美國匹茲堡大學聘為研究助理教授,進入大學的教員系列;8月,羅細亮被山東省人民政府選聘為泰山學者特聘教授。不同的機遇,在短時間內集中出現,通常會讓人難以取舍。然而羅細亮沒有過多的猶豫,他選擇了回國發展。要為祖國貢獻自己的微薄力量,是他很早就形成了的一個樸素的觀念。

2011年9月,羅細亮離開美國匹茲堡大學,回到了母校青島科技大學。環境和條件的改變,不可避免會影響到自己的科研,為了把不利影響降到最小,羅細亮付出了幾倍于別人的辛勞。他克服種種困難,從零開始組建自己的科研團隊,建設自己的實驗室,培養自己的研究生。同時,利用與國外的聯系,羅細亮積極開展對外的合作交流,及時掌握國內外的研究動態。回國后的3年時間里,羅細亮基本上沒有完整的節假日。3年過去,羅細亮自己的實驗室和研究團隊已經初具規模,逐步地發展壯大,并在生化分析領域開展了比較有影響的研究工作。尤其重要的是,羅細亮首次構建了基于電化學阻抗技術的抗污染生物傳感器,推進了可在復雜生物體系中直接測定的實用型傳感器件的發展。

篇(9)

納米貴不貴?好不好吃?

1983年,劉忠范大學本科畢業后便赴日留學。他先后在日本橫濱國立大學、東京大學取得了碩士和博士學位,并在東京大學和分子科學研究所做博士后。

攻讀博士期間,劉忠范師從國際著名光電化學家藤島昭先生做研究,他很為老師的工作精神所感動,年過半百仍撲在事業上。

自幼養成的勤奮習慣和藤島昭先生的表率,使劉忠范在日學習期間取得很大成功,獲得了日本政府獎學金并在《Nature》雜志上發表了學術論文。與中國不同的社會環境,也讓埋頭讀書不問世事的劉忠范更加開朗起來。這時,北京大學化學系的教授蔡生民找到了他,不止一次地邀請劉忠范回國,并且用真誠的話語

打動了他。

他選擇了北大。十幾年后回憶起來,劉忠范仍覺得,“北大是最適合我的”。

在研究領域,劉忠范選擇了納米。

人們接受納米有一個過程。1997年9月27日,北京大學成立了納米科技中心,這是中國高校的第一個跨院系、跨學科從事納米交叉學科研究的綜合性研究中心。劉忠范接到很多電話,有人問:“聽說你們搞出一種納米,貴不貴?好不好吃?”劉忠范只好幽默地回答他,“納米太小了,既不好吃,恐怕也吃不飽。”

近年來,納米技術掀起了陣陣熱潮,也漸漸出現在人們生活中。納米技術將為目前許多技術難題提供新的解決方案和思路,也會進一步提高人們的生活水平并有可能在很大程度上改變人們的生活方式。1986年諾貝爾物理獎得主羅雷爾說,曾重視微米科技的國家,今天都已成為發達國家,而納米科技則為人們提供了新的發展機遇,今天重視納米科技的國家必將在未來的高科技競爭中獨領。

科技部最年輕首席科學家

1994年,劉忠范申請了科技部攀登計劃項目,經費500萬元。劉忠范成為這個項目的首席科學家,也是當時科技部最年輕的首席科學家。他從此開始了納米攀登之旅。

“當時,我們是做納米級的信息存儲技術,相當于超級光盤。”劉忠范說,這個項目共有三個承擔單位,還包括當時的北大電子學系——現在的信息科學技術學院的吳全德院士、薛增泉教授以及吉林大學化學系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高,但對‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術的,尤其有感于我國微電子技術發展的曲折和落后現狀,而納米技術應該是一個難得的機會。因此,“我們之間產生了強烈共鳴,覺得應該醞釀一個計劃,大張旗鼓地在納米領域開拓——這就是北京大學納米科技中心成立的初衷”。

1993年,劉忠范回國后,他親手建立起光電智能材料研究室。起初什么都沒有,完全從零開始做。有幾間空房子,每一個插頭在什么地方,都要劉忠范自己設計后找人安裝,桌椅板凳都是他自己一件件買來的。搞前沿研究需要先進設備,為了購買這些設備,他省吃儉用,甚至到了摳門的程度。劉忠范花50多萬元買了一臺用于看原子和分子的STM儀器,這差不多是國內最早進口的洋玩意。儀器需要配置防震臺,由于資金緊張,劉忠范只能帶著學生親自動手。

創業是艱辛的。當年的劉忠范人稱“拼命三郎”,每天最早進樓的是他,最晚一個走出實驗室的還是他。由于總是工作到深夜,樓門早已關閉,因此他經常翻越化學樓的鐵門,“因此練就了一副好身手”,他自嘲道。

科研工作很辛苦,但也充滿了快樂。在劉忠范眼里,研究的一大樂趣就是和學生一道創造故事。學生一個錯誤的實驗設計帶來了熱化學燒孔存儲技術;一位女同學的頑固不化和他的堅持加包容收獲了石墨烯的偏析生長方法,進而開啟了石墨烯生長過程工程學研究之門。回憶起這些往事,劉忠范的臉上洋溢著成就感。

“要向兩頭進軍”

十幾年來,中國納米科技發展得飛快。從數量上看,已經與美國并駕齊驅,論文的檔次也越來越高,盡管原創性和影響力尚有待提高。劉忠范為中國納米的發展簡單勾勒了三部曲:科學、技術和工程。

談起與自己一同成長的北大納米科技中心,劉忠范說,北大的納米研究,總體上還處于納米科學的層面。經過十幾年的努力,已經取得了長足進步,在國內外擁有了一定的學術影響和地位,化學學院、信息學院和物理學院的納米團隊功不可沒。當然,我們還缺少重大突破,需要從高原到高峰的飛躍。

劉忠范特別推崇團隊精神和團隊文化建設。說起他的研究團隊,他總是強調,他所取得的些許成績,都是團隊成員共同拼搏、共同奮斗的結果。他的研究團隊,從最初的幾個人、十幾個人,發展到今天的幾十個人,不斷地壯大著,也形成了獨具一格的團隊文化。正是這樣的團隊文化,帶來了一個又一個的學術研究成果,也使北大成為國際知名的低維碳材料研究基地。他的信條是:人才決定潛力,機制決定效率,文化決定高度。

劉忠范最自豪的不是他發表的300多篇學術論文,而是培養了一批熱愛科學、熱愛納米的弟子。他的弟子絕大多數都在國內外知名學術機構從事科研工作。他更希望將來有一天他被稱為教育家,而不僅僅是一名科學家。

“ 責任是通向偉大的代價”,這是丘吉爾的一句名言。劉忠范深深地感受到越來越多的社會責任。兒時刻骨銘心的貧窮經歷使他對農村教育和失學兒童問題極為關注,并力所能及地為此做些事情。他設立的獎學金拯救了不少瀕臨失學的兒童。人生是永不停息的馬拉松。前人在指引著我們,后人在追趕著我們,我們始終處在激烈的競爭中。劉忠范正不斷翻山越嶺,向科學高峰攀登。(來源:科技日報,本刊有刪節)

篇(10)

曾主管北大多個期刊的國家納米中心副主任朱星委員見證了國內科技期刊的發展歷程。“前幾年我們一直為如何被列入《科學引文索引》(SCI)發愁,現在考慮的,是如何擴大影響力。”

作為中國科學話語權的載體,科技期刊該尋求怎樣的發展路徑?

“再不能失去國內期刊發展的戰略機遇期”

伴隨著科技水平的提高,我國科技論文在數量和質量上都有較大飛躍。據統計,截至目前,我國科技期刊總量已居世界第二。然而,與科技論文在國際上令人矚目的表現相比,我國科技期刊的質量、水平和國際影響力相對遜色。影響力廣、具有品牌效應的中國科技期刊很少,是不爭的事實。

“看一個國家在國際上的科學地位,有兩個標志:學會與期刊。”兩院院士師昌緒多次強調科技期刊的重要性。

劉昌俊分析道,基礎研究成果主要體現在學術論文上。“目前我們科技論文數量和質量飛躍式增長,科技期刊發展應當受到高度重視,再不能失去國內期刊發展的戰略機遇期。”

國內科研人員通常喜歡將一流科研成果發表在國外期刊上。“以我所在的化學學科為例,一些國際知名期刊60%的稿源來自中國,反過來,我們的圖書館要花大價錢將這些論文再買回來。”劉昌俊認為,這是個虧本生意。

與國內科研人員對國外期刊的追捧相反,國外期刊的編輯和評審人對來自中國大陸的學術論文多少有些歧視,中國大陸學者投稿被直接拒稿率明顯高于發達國家,且論文從投稿到發表周期也偏長,大量時間精力浪費在學術論文階段,長此以往不利于科研創新工作。

“我們應盡快提高國內科技期刊的影響力,辦好自己的引文數據庫,讓科技期刊成為一門賺錢的生意,形成良性循環。”劉昌俊說。

只有改變評價體系,才能留住好稿

國內科技期刊面臨的首要問題是如何利用優質國內稿件資源。以物理學領域的期刊為例,該領域中國每年的論文總共在兩萬篇左右,但能夠在國內雜志上發表的不到4000篇,比例不足20%。

為什么好稿外流?劉昌俊認為,這與國內的評價體系有很大關系。“比如,中國科學院文獻情報中心每年度按照學科根據SCI期刊的影響因子對期刊進行四個等級的分區,一區里沒有國內期刊,二區的也很少。但一些單位的考核就要求發在一區、二區刊物上。”

“要改變評價體系,鼓勵科研人員將自己的最新成果發表在自己的學術刊物上,支持國內期刊的發展,做大做強我國的科技期刊出版事業,使我國盡快成為高水平學術期刊的國際中心之一。”劉昌俊說。

“刊物吸引力的提高需要科研體制的改變。”清華大學教授邢新會委員希望,科研評價能夠實事求是,不過分指標化。“主要看研究者做了什么,而不是文章發在哪里。”

“我早就意識到這個問題,所以我一直鼓勵我的學生盡量在國內期刊上發表文章。”朱星表示,在政策層面,可以要求國家資助的項目盡量在國內期刊發表成果。“日本就曾采取這種措施,取得了不錯的效果。”

期刊本身也應積極向有影響力的團隊約稿,同時,在某些條件下允許一稿多投。“比如最新的研究成果可以先以快報的形式在國際期刊發表,而更翔實的內容則發表在國內期刊。”朱星補充道。

千方百計吸引國外稿源

除了留住國內優秀稿源,劉昌俊認為國內科技期刊要想方設法吸引國外稿源,擴大國際影響力。

“首先要培養高素質、國際化的編輯隊伍。”劉昌俊以《能源化學學報》為例說,該期刊在包信和院士的主導下,組建了一支國際化編輯隊伍,遵循期刊評審的國際化規則,目前該期刊是相關領域國內SCI收錄期刊中影響因子最高的。

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