在纳米表征领域,1988年,化学所研制出我国第一台集计算机控制、数据分析和图像处理系统于一体的扫描隧道显微镜(STM)和我国第一台原子力显微镜(AFM),奠定了我国纳米科技研究的物质基础。2001年,中国科大在国际上首次利用低温STM获得能够分辨碳-碳单键和双键的C60单分子图像,并于2013年在国际上首次实现了亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,获2014年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年,国家纳米中心利用AFM技术在国际上首次实现了对分子间氢键的直接成像,为化学界争论了80多年的“氢键本质”问题提供了第一个直观证据。
在纳米材料与器件领域,物理所、金属所等单位在碳纳米管的制备、纳米结构及其物性调控、表面纳米化等方面,20多年来产出了一批国际引领性成果,促进了该领域的研究和发展。2017年,上海微系统所联合相关企业设计出低功耗、长寿命、高稳定性的钪-锑-碲(Sc-Sb-Te)新型高速相变材料,对于我国突破国外技术壁垒、自主开发存储器芯片具有重要意义。化学所基于长期基础研究,发展了纳米绿色印刷的完整产业链技术,并于2016年建成世界首条免砂目纳米绿色印刷版材示范线。
在纳米催化领域,2011年,大连化物所在国际上首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂,并提出了单原子催化新概念,入选美国化学会2016年度十大科研成果。2014年,基于纳米限域催化新概念,首创甲烷无氧制烯烃和芳烃催化过程,实现一步高效转化,获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。
中国科学院化学研究所研制的原子力显微镜
利用原子力显微镜探针在聚合物表面刻写“中国”二字
亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像
铜晶体表面 8-羟基喹啉分子的qPlus原子力显微镜图像
多种纳米孪晶金属的可控制备
国际上首条纳米绿色版材生产线
钪 - 锑 - 碲新型高速相变材料
单原子催化剂结构和性质示意图
甲烷直接转化制烯烃和芳烃机理示意图