美國納米技術發展的歷史與現狀

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根據NNI，美國聯邦政府將長期扶持納米研究工作，以期在材料與制造業、納米電子學、醫藥保健、環境、能源、化學、生物技術、農業、信息技術和國家與國土安全等領域取得突破。聯邦政府還將在納米技術的基礎研究方面投入巨資，以期解決基礎研究和應用開發脫節的問題。根據現任總統布什2003年12月簽署的《21世紀納米技術研究開發法案》，自2005財年開始的4年內，聯邦政府將投入約37億美元用于支持納米技術研發工作。 3 K+ x. z6 \1 c2 S$ m$ p1 N+ E8 [

與信息技術、生物技術一樣，美國制定納米技術的國家計劃要晚于日本，但似乎取得了比后者更明顯的成效。1991年，美國正式將納米技術列入“國家22項關鍵技術”和“2005年的戰略技術”；1997年，美國國防部將納米技術提高到戰略研究領域的高度；1996-1998年間，以美國國家科學基金會為首的十余家政府機構聯合出資并委托LOYOLA學院的“世界技術評估中心”，在美國國內以及法、德、比利時、荷蘭、瑞典、瑞士、英國、俄羅斯、日本和中國臺灣等地進行了為期三年的納米技術發展情況調查研究；根據這一調查研究結果，美國總統科學顧問委員會認為：納米技術是自二戰以來美國將要經歷的第一場不具備絕對領先優勢的具有重要經濟意義的科技革命，如果美國要在21世紀繼續保持其經濟上的領導地位和保證其國家安全，則需要在未來的10至20年中顯著地、穩定地增加對納米科技研究開發的投入。 2000年2月，白宮正式發布了“國家納米技術計劃”(National Nanotechnology Initiative，NNI)，提出了美國政府發展納米科技的戰略目標和具體戰略部署，標志著美國進入全面推進納米科技發展的新階段。該報告指出：納米技術將對二十一世紀早期的經濟和社會產生深刻的影響，這種影響也許可以與信息技術或細胞、基因和分子生物所帶來的影響相媲美。同時報告認為，NNI是一項跨部門的系統工程，可確保美國在這一新興領域擁有主導地位，而這將是美國能在21世紀上半葉保持世界經濟和國家安全領導地位的實質所在。

根據NNI，美國聯邦政府將長期扶持納米研究工作，以期在材料與制造業、納米電子學、醫藥保健、環境、能源、化學、生物技術、農業、信息技術和國家與國土安全等領域取得突破。聯邦政府還將在納米技術的基礎研究方面投入巨資，以期解決基礎研究和應用開發脫節的問題。根據現任總統布什2003年12月簽署的《21世紀納米技術研究開發法案》，自2005財年開始的4年內，聯邦政府將投入約37億美元用于支持納米技術研發工作。

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在基礎研究方面，目前美國正在進行的研究重點領域包括：（1）納米生物系統；（2）納米結構與量子控制；（3）納米元器件與系統結構；（4）納米過程與環境；（5）多現象模型與模擬。

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在納米基礎研究方面近期出現的重要成果有，發現碳納米管理想的吸收與發散光波特性，可望使量子密碼技術以及單分子傳感器變成現實；利用自行組裝的DNA分子作為建筑材料，建造了支撐蛋白質的納米級腳手架和金屬線，直徑只有數十億分之一米，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的半導體納米帶結構———實現納米尺度上機電耦合的關鍵材料，可用來設計研制各種納米傳感器、執行器，以及共振耦合器，甚至納米壓電馬達，在微／納米機電系統有重要應用價值。

在應用研究和產品開發方面，目前美國正在進行的研究重點領域包括：（1）納米結構材料的設計；（2）納米電子、光電子與磁性材料；
（3）用于保健、治療和診斷的納米技術和裝置；（4）納米過程與環境改良；（5）高效能源轉化與儲存；（6）微型航天飛機與太空探測；（7）用于監測傳染性疾病和生物威脅的生物傳感器裝置；（8）納米技術與經濟、安全的交通；（9）納米技術與國家安全。

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而正在美國從事納米技術研究的華人青年科學家崔屹博士2003年9月１７日接受新華社記者采訪時表示，美國納米技術的應用研究目前正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等四大熱點領域快速發展，其中在芯片和癌癥診斷領域的應用可望在１０年內出現大的突破。而且根據2003年美國科學年會的報告，美國納米技術的研究熱點正由半導體芯片領域轉向醫學領域，納米醫學技術已經被列入美國的優先科研計劃。

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在半導體芯片領域，如何讓芯片體積更小、速度更快是科學界一直研究的課題。目前用于芯片制造的光刻技術已經接近于發展極限，要想把更多的晶體管集成到一塊芯片上已經越來越難。目前，美國納米技術專家們試圖把納米級的半導體材料做成晶體管，從而可以讓一塊芯片上容納更多的晶體管。這種芯片的運算速度可望比傳統的硅芯片提高上千倍。這一研究方向在２００１年取得基礎性研究突破后，目前在應用研究中越來越熱。據專家估計，這一技術可望在１０年后達到實用化。

在癌癥研究領域，利用納米技術制成的傳感器可望使各種癌癥的早期診斷成為現實。目前，美國科學家已經在實驗室環境下實現了對
前列腺癌、直腸癌等多種癌癥的早期診斷。納米傳感器靈敏度很高，在進行血液檢測時，當傳感器中預置的某種癌細胞抗體遇到相應的抗原時，傳感器中的電流會發生變化，通過這種電流變化可以判斷血液中癌細胞的種類和濃度。科學家們估計，今后可能會有多種納米傳感器集成在一起被置入人體，以用來早期檢測各種疾病。 此外，納米技術在光學材料和生物分子追蹤兩個領域的應用也是研究熱門。在光學材料研究領域，科學家們試圖改變某些半導體材料的分子結構，用來生產特定的光學器件。比如，一些科學家試圖讓某種半導體材料內部具有納米級的線狀結構，這種材料用于顯示器制造領域可以大大提高顯示器的清晰度和顏色逼真度。而在生物分子追蹤領域，科學家把某種納米顆粒“粘”在生物分子上，然后利用納米顆粒的發光特性研究生物分子的行蹤。這對研究艾滋病病毒等在人體內的活動過程十分有益。

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在納米技術應用領域近期也出現了不少重要成果，特別是在電子元器件、微機械系統方面收獲更多。在電子元器件方面，研制出以碳納米管為導電通路的場效晶體管及邏輯電路，為計算機電路納米化提供了一線曙光。制造出電子流動性比現有半導體材料高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大尺寸更小的電子產品邁出重要一步。開發出由單分子碳納米管構成的世界最小發光元件，直徑1.4納米，可發出波長1.5μm的光，是分子元件研究領域的重大進展，將推動碳納米管在納米級電子工程學和光元件領域的應用研究，有可能在電子和光電子領域開辟新的應用前景。它實現了芯片產業“光電合一”的夢想，表明納米管能與目前的硅電路結合，有可能促使納米管在不久的將來在商業芯片上獲得應用。

在微機械系統方面，出現可控納米馬達、納米電動機、納米激光器、納米彈簧等成果。開發出的可控納米馬達由一種自旋蛋白質片斷制成，寬度僅為11納米，可在未來用于驅動諸如藥物遞送系統等納米機械。用多層碳納米管制做的世界最小電動機的直徑約為500納米，比頭發絲還細300倍，能在電壓驅動下轉動，對溫度和化學條件要求寬松，甚至在真空中也能運轉，有很大應用潛力，可廣泛用于光學開關等領域，為發動機運轉帶來全新含義。

此外，納米在能源領域的應用也成為新的關注點，納米儲氫技術已成為重點項目，注重尋找可能用于儲氫的納米材料纖維，有關實驗室已將儲氫纖維做到平均直徑在35納米的水平。

與此同時，美國的納米應用研究還出現不少熱點。醫學領域的熱點為納米醫藥機器人、納米定向藥物載體、納米在基因工程蛋白質合成中的應用等具有潛力的應用方向；微電子及信息技術領域應用方面的開發熱點包括導電聚合物在信息技術領域的應用、納米電子元器件FET二極管、用于感應器的電子序列、納米傳感器等。在化學工業上，應用的開發熱點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。

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國際地位比較
總體來說，美國在納米技術和應用研究領域中享有資金和人才的巨大優勢，一直走在世界前列，但距離納米技術實用化仍有一段路要走。與美國相比，其他國家則主要處于納米技術的基礎研究階段。

Pascal

LZ,你用的是北京時間嗎？
還是你的電腦快了一小時？

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呵呵，出鬼了。。。是我昨晚在家發的，晚上回家檢查電腦，謝謝提醒