對於納米技術的前途和地位問題,美國政府的結論是:眾所周知,集成電路的發明創造了“矽時代”和“信息時代”,而納米技術在總體上對社會的衝擊將遠遠比集成電路大得多,它不僅應用在電子學方麵,還可以用到其他很多方麵。有效的產品性能改進和製造業方麵的發展,將在21世紀引起許多領域的產業革命。因此,應把納米技術放在科學技術的最優先地位。據說,克林頓宣布的美國國家納米技術計劃中原來還有一個副標題:“領導下一次工業革命。”這就是美國真正的動機、目標和野心——試圖像微電子那樣也在納米技術這一領域獨占老大地位。為此,美國還成立了一個納米科學技術工程協作小組,該小組由物理學家、化學家、生物學家和工程師組成並準備成立10個納米中心,目標是盡快將納米技術這一可行性變成現實。
日本早在20世紀80年代初就斥巨資資助納米技術研究。從1991年起又實施一項為期10年、耗資225億美元的納米技術研究開發計劃。日本製定的關於先進技術開發研究規劃中有12個項目與納米技術有關。在21世紀剛剛到來的時候,鑒於美國政府把納米技術列為國家技術發展戰略目標,日本政府不會忘記20世紀美國在信息高速公路發展中表現出的戰略眼光,這一曆史教訓迫使日本政府把納米技術作為今後日本科研的新重點,投入研究開發經費約31億美元,並設立了專門的納米材料研究中心,力爭在這一高新技術領域中不落後於美國。日本決定從2001年起,開始實行政府、工廠、學校聯合攻關的方法加速開發這一高新技術。在未來5年科技基本計劃中,把以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通訊、環境保護並列為4大重點發展領域。研究重點是納米級材料的製造技術和功能,通訊用高速度、高密度的電子元件和光存儲器等。日本的目的是組建“世界材料中心”,以提高其材料技術的國際競爭力,主要開展無機材料特別是陶瓷材料技術的研究和開發——“因為納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑”。
在歐洲,德國於1993年就提出了今後10年重點發展的9個關鍵技術領域,其中4個領域就涉及納米技術。最近,德國以漢堡大學和美因茨大學為納米技術研究中心,政府每年出資6500萬美元支持微型技術的研究和開發。德國還擬建立或改組6個政府與企業聯合的研發中心,並啟動國家級的納米技術研究計劃。已取得的重大成果有納米秤、原子激光束等。
英國在20世紀90年代初期就已先後實施了三項有關納米技術的研究計劃,現在有上千家公司、30多所大學、7個研究中心積極進行納米技術的應用開發,主要進行納米技術在機械、光學、電子學等領域的應用研究。
法國最近決定投資8億法郎建立一個占地8公頃、建築麵積為6萬平方米、擁有3500人的微米/納米技術發展中心,配備最先進的儀器和超淨室,並成立微米/納米技術之家。
歐盟從1998年開始正式執行第5個框架計劃,材料技術仍然是其中主要的領域之一,總投入約54億歐元。提出了用納米技術改變材料的生產工藝,提高材料和產品的性能,擴大其應用領域。到目前為止,歐洲已有50所大學、100個國家級研究機構在開展納米技術的研究。過去10年,西方發達國家納米科技領域的投資以年均25%的速度增長,總投資達100億美元。
環球同此涼熱,從大西洋到太平洋,從美國到日本再到歐洲,各國都不甘心在納米技術研究領域落後,紛紛投入巨資進行研究。我國也不能落在別國的後邊,科技人員在納米技術的研究中做出了不少出色的工作。
其實,我國對納米科技的重要性早就有所認識,想方設法從經費上給予了一定的支持。從各種科研計劃到相關的重點、重大項目,政府都給與很大的資金支持,盡管如此,我國通過這些項目對納米科技領域資助的總經費才約相當於700萬美元,與發達國家相比,投入經費相差很大。
我國擁有一支比較精幹的納米科研隊伍,他們主要集中於中科院和國內一批知名高校;我國的研究力量主要是納米材料的合成和製備、掃描探針顯微學、分子電子學以及極少數納米技術的應用等方麵。特別是在納米材料方麵獲得了重要的進展,並引起了國際上的關注。1993年,中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字,標誌著我國進入國際納米技術前沿。1998年。清華大學範守善小組在國際上首次製備出直徑3~50納米、長度達微米級的發藍光氮化镓半導體的一維納米棒。不久,中科院物理所解思深小組合成了當時世界上最長(達3納米)、直徑最小(05納米)的“超級纖維”納米碳管。1999年,中科院金屬所成會明製備了高質量的半壁納米碳管,並測定了其儲氫容量。2000年,中科院金屬所盧柯在國際首次發現納米晶體銅的室溫延展超塑性,納米晶體銅在室溫下竟然可拉伸50倍而不斷裂。1995年,德國科技部對各國在納米技術方麵的相對領先程度的分析中,認為我國在納米材料方麵與法國同列為第5等級,前4個等級依次為日本、德國、美國、英國和北歐。
我國科學家已經研製出迄今世界上信息存儲密度最高的有機材料,將信息存儲點的直徑縮小到了06納米,從而在超高密度信息存儲研究上再創“世界之最”,保持了從1996年起就占據的國際領先地位。信息存儲、傳輸和處理將是提高社會整體發展水平最重要的保障條件之一,也是世界各國高技術競爭的焦點之一。目前,各發達國家都已投人大量人力財力開展超高密度、超快速數據存儲技術的研究。但即使是目前國際最高水平,信息存儲點的直徑也僅有6納米,和我國相比落後了一個數量級。
材料是超高密度信息存儲的關鍵。經過對數十種有機材料的反複篩選和實驗,中國科學院物理研究所高鴻鈞研究員領導的研究小組,設計出有特色的電荷轉移有機功能分子體係作為信息存儲的介質,利用體係的特性成功實現了超高密度信息存儲,顯示出在分子尺度上存儲時具有穩定性、重複性和可擦除性好的獨特優點。研究小組將信息存儲點的直徑減小到1納米左右,並可對信息點進行反複擦除。
高鴻鈞說:“這項技術要做到商品化、產業化還需要15年左右的時間。我們仍將繼續尋找更為合適的材料,像矽那樣對電子技術產生革命性影響。”
但由於科研條件的限製,我國的研究工作隻能集中在一些硬件條件要求不太高的領域,屬世界首創的、具有獨立知識產權的成果還很少。在納米產業方麵,國內外都還處於起步階段。我國已經建立10多條納米材料生產線,涉及納米科技的企業達到102家。我國在納米科技領域的總體上與發達國家仍然存在很大差距,尤其是在納米器件研製方麵,這將對我國未來納米產業參與世界競爭極為不利。抓住機遇,迎頭趕上,才能使我國在國際納米技術領域的競爭中占有一席之地。