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王琛:纳米科技
王琛 中科院化学研究所

1991年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的10倍,这一里程碑的研究成果推动了纳米技术研究在世界范围广泛开展。

1994年回国工作以来,我有幸加入了我国纳米科技发展的大潮中,并在功能材料表面结构表征,材料表、界面纳米结构构筑与加工,单分子间作用力,大气和溶液条件下的单分子STM研究等方面进行了一系列较为系统和深入的探索。并承担了国家自然科学基金委重点和面上项目、国家杰出青年基金、“973项目”、中国科学院重要方向性项目等科研任务。获得了中国化学会青年化学奖(1998)、中国科学院青年科学家奖(1999)、香港“求是”青年学者奖(1999)、教育部科技进步一等奖“材料断裂微观和纳观机理的表征方法、理论及实验”(2003,第二完成人)等奖励。

为加强纳米科技研究,中国科学院组织了21个研究所,于2000年10月30日,成立了“中国科学院纳米科技中心”。科研人员充分利用这个平台,在承担中国科学院“纳米材料”和“纳米器件”两项创新重大项目的基础上,积极争取国家重大科研项目,开展高水平的研究,培养高层次的人才,组织国际学术交流与合作,在纳米科技领域形成了一支从事多学科交叉研究的队伍。我有幸担任该中心的常务副主任并参与了相关工作。

随后,2001年6月,国家计委正式提出由中国科学院、教育部共同组建国家纳米科学中心。历经半年,北大、清华、中国科学院纳米科技中心有关专家和教育部科技司、中国科学院基础局的领导反复讨论、磋商,完成了国家纳米科学中心组建方案的起草工作,并成立了筹建工作小组。

2001年12月26日,中国科学院与教育部将组建方案正式上报国家计委。此后根据国家计委有关领导指示,对方案进行了修改、调整。2002年12月31日,国家计委正式下文批准该方案,以中国科学院为依托,由中国科学院纳米科技中心、北京大学、清华大学等单位为最初的发起单位。与此同时,筹建组会同有关单位和专家,起草国家纳米科学中心建设的可行性报告。

2003年3月22日,国家纳米科学中心(筹)正式挂牌成立,标志着我国纳米科技事业发展的一个新起点。中国科学院路甬祥院长、教育部赵沁平副部长、科技部程津培副部长、北京市范伯元副市长、中国科学院白春礼副院长、国家自然科学基金委员会朱道本副主任、国家发展与改革委员会高技术产业发展司马德秀司长、科技部基础司张先恩司长、财政部科教文司赵路副司长、国家发展和改革委员会高技术产业发展司綦成元副司长、北京市海淀区于军副区长、卫生部科教司刘雁飞副司长、工程院办公厅董庆九副主任,以及各部委相关司的领导同志;科学界的老前辈师昌绪院士、吴全德院士,以及国家纳米科学中心组建单位的北京大学许智宏校长、清华大学龚克副校长、中国科学院纳米科技中心解思深主任等出席了揭牌仪式。

2003年12月31日,中央机构编制委员会办公室正式批复成立国家纳米科学中心,事业编制 155 名。至此,中心建设进入一个崭新的时期,拉开了建设的序幕。

2004年3月1日,在北京召开了国家纳米科学中心第一届理事会,会议由全国人大副委员长、中国科学院院长、国家纳米科学中心理事长路甬祥院士主持。科技部程津培副部长、教育部赵沁平副部长、国家自然科学基金委副主任朱道本院士等副理事长,国家发展和改革委员会、国家计委、北京市政府、北京大学、清华大学、中国科学院等单位的理事和代表出席了会议,特邀嘉宾师昌绪院士、冯端院士,以及国家认证认可监督管理委员会、国家标准化管理委员会等单位的领导应邀参加了会议。在这次会议上,我有幸被任命为国家纳米科学中心副主任。

纳米科技的发展需要有相应的纳米技术标准和纳米检测技术与方法作保障。2004年2月20日,中国合格评定国家认可委员会正式批准成立“中国合格评定国家认可委员会纳米技术专门委员会”。2005年4月1日,国家标准化管理委员会正式发文批准成立全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)。秘书处均设在国家纳米科学中心。

我国在纳米科技发展中,从开始抓住机遇,进行探索研究,逐渐凝聚方向,针对重大需求和关键基础科学问题,调整队伍,集中力量,主攻有影响的几个重要方向。研究成果的论文数量保持国际领先,论文质量不断提高,发展态势为国际关注。其中,我国发表相当数量的科学论文是有关纳米材料的制备的,表明我国在纳米材料的合成方法、控制生长等方面,已占有重要的国际地位。申请或获得授权的中国专利数量逐年有了显著地增长。

当前我国的纳米科技仍处于蓬勃发展的阶段,在基础研究和应用研究方面都取得了较好的进展,国际地位不断地提升,发展态势和取得的成果为世界所关注,从而确立了我国纳米科技在21世纪的战略地位。

“十一五”期间,科技部围绕《纲要》战略目标和国家发展重大战略需求,认真落实了“纳米研究”重大科学研究部署,突出战略重点,进一步加大了对纳米技术研究的投入,在纳米能源转换、纳米环境净化技术等方面给予了很大的支持,并且取得了一系列的成果。

根据国情和国际纳米科技研究变化的特点,科技部明确了“纳米研究”计划的支持重点为以满足国家重大需求为牵引、重大应用为导向的基础研究,也强调推动前期支持的基础研究成果走向应用。“纳米研究”重大科学研究计划执行三年来,取得了一系列有影响的成果。如在器件方面,支持了MRAM存储器、PCRAM存储器、宽光谱高效太阳能电池、锂离子电池、全高清和敏感功能的场发射平板显示器、高增益Ⅲ—Ⅴ族半导体光电传感器等六项实用器件研究,支持了纳米碳管为基的纳米器件、准一维半导体纳米材料的结构调控、物性测量及器件两项原理性器件的研究。在纳米生物医学方面,开展了生物纳米机器的相关理论、基于纳米探针显微术进行单分子检测、组织修复用纳米材料、用于生物医学检测与治疗用纳米材料、纳米生物传感器、纳米药物等方面的研究。在环境方面,开展了空气、土壤中污染物的检测与治理研究。在能源方面,开展了太阳能光伏电池、锂离子二次电池、节能纳米材料等方面的研究。在材料方面,开展了有重要应用前景的仿生智能复合材料、有机纳米功能材料、超分子组装、碳纳米管性能调控、单分散纳米晶宏量制备等研究。在标准化方面,开展了标准样品与检测标准研究。

在国家的层面上,我国纳米研究的布局基本上形成了基金委主要支持创新与自由探索为主的基础研究;科技部基础司主要支持以满足国家重大需求为目标的、应用导向性的基础和应用基础研究;科技部高新司等主要支持应用研究和可转移技术研究的整体格局。

1991年,开启了纳米科技研究热点,尽管十八年过去了,但是它开创了科学研究的一个新的时代的到来,必将是科技发展历史上具有重要意义的一年。我国在纳米科技方面也迎来了新的发展机遇,也预示着纳米科技光明、灿烂和美好的明天。

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