納米技術(shù)的知識(shí)

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納米技術(shù)的知識(shí)范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 超順磁性納米鐵顆粒（SPIO）；骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞；普魯士藍(lán)染色

[中圖分類(lèi)號(hào)] R457.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2013）05（c）-0028-03

用干細(xì)胞移植治療疾病是當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[1-2]，但移植后如何從受體辨別供體細(xì)胞，并觀察其在活體內(nèi)的生存遷徙情況，一直是困擾其臨床應(yīng)用的瓶頸之一[3]。超順磁性納米鐵粒子（superparamagnetic iron nanoparticle， SPIO）可作為磁共振成像分子探針標(biāo)記骨髓基質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow stem cells，BMSCs）[3]，從而能夠檢測(cè)活體內(nèi)細(xì)胞的遷徙、代謝和生物學(xué)行為。本實(shí)驗(yàn)以超順磁性納米鐵粒子標(biāo)記大鼠BMSCs，檢測(cè)其對(duì)細(xì)胞生物學(xué)特性的影響并探討不同濃度SPIO標(biāo)記大鼠BMSCs的生物學(xué)特性和生命狀態(tài)，為BMSCs的活體內(nèi)示蹤研究提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以4周齡雌性SD大鼠（體重約120 g，由第四軍醫(yī)大學(xué)動(dòng)物中心提供）為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，主要試劑：DMEM/F12培養(yǎng)基、復(fù)合膠原酶NB4、胎牛血清（FBS）、0.25%胰蛋白酶、納米鐵（由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心惠贈(zèng)）、亞鐵氰化鉀、鹽酸。主要儀器：倒置相差顯微鏡、JEN-M1220型透射電鏡。

1.2 SD大鼠BMSCs的分離培養(yǎng)與鑒定

取大鼠雙側(cè)脛骨及股骨，用無(wú)血清DMEM培養(yǎng)基反復(fù)沖洗骨髓腔，將沖洗獲得的細(xì)胞懸液離心，取細(xì)胞沉淀，加入適量含10%胎牛血清的低糖型DMEM/F12培養(yǎng)基，置于5% CO2、37°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。多次換液傳代使BMSCs純化，取第4代細(xì)胞進(jìn)行爬片，4%多聚甲醛固定后行HE染色，光鏡下觀察。取培養(yǎng)的第5代細(xì)胞，吹打?yàn)閱渭?xì)胞懸液接種，進(jìn)行細(xì)胞爬片。磷酸緩沖液（phosphate buffer solution，PBS）洗去培養(yǎng)液，4%多聚甲醛固定15 min，以封閉液（PBS含1%牛血清白蛋白，0.1% Triton）室溫下封閉30 min，加入兔抗小鼠CD45，CD105，CD166，CD90抗體4°C過(guò)夜后室溫30 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，然后以CY3聯(lián)抗兔抗體室溫下避光孵育1 h，DAPI室溫（1∶500）染核5 min，PBS洗滌3次，每遍5 min，加熒光保護(hù)劑，激光共聚焦觀察CD45、CD105、CD166、CD90的表達(dá)。

1.3 SPIO標(biāo)記BMSCs的制備與鑒定

1.3.1 SPIO-BMSCs制備

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的BMSCs，反復(fù)吹打成單細(xì)胞懸液。以5×105/mL的密度接種到含有不同濃度SPIO的20%胎牛血清DMEM/F12培養(yǎng)基中孵育。SPIO濃度分別為15、25、50 mg/L，5% CO2、37°C培養(yǎng)48 h。不含SPIO的20%胎牛血清培養(yǎng)基為對(duì)照。

1.3.2 SPIO-BMSCs鑒定

1.3.2.1普魯士藍(lán)染色 用不同濃度SPIO標(biāo)記的BMSCs制備細(xì)胞爬片，4%多聚甲醛固定15 min，PBS洗3次，放入Pearl液（含2%亞鐵氰化鉀和6%鹽酸溶液）中常溫孵育30 min，蒸餾水洗滌，顯微鏡下觀察。以未標(biāo)記細(xì)胞作對(duì)照。

1.3.2.2 透射電鏡檢查 標(biāo)記后BMSCs經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化，1500 r/min離心10 min后棄上清液，向細(xì)胞沉淀中加入2.5%戊二醛液固定30 min，再用1%鋨酸固定30 min，0.5%醋酸鈾4°C染色固定過(guò)夜，梯度乙醇脫水，EP812包埋。超薄切片，醋酸鈾復(fù)染，透射電鏡觀察。

1.4 SPIO-BMSCs的生物學(xué)特性檢測(cè)

1.4.1 SPIO-BMSCs的存活

分別將15、25、50 mg/L濃度SPIO標(biāo)記培養(yǎng)的第4代BMSCs單細(xì)胞懸液與臺(tái)藍(lán)染色液以9∶1的比例混勻，靜置3 min，光鏡下計(jì)數(shù)，死細(xì)胞為藍(lán)色，活細(xì)胞不著色，計(jì)數(shù)200個(gè)細(xì)胞，計(jì)算活細(xì)胞百分比。設(shè)未標(biāo)記SPIO的細(xì)胞對(duì)照組。

1.4.2 SPIO-BMSCs增殖活性

用MTT法繪制生長(zhǎng)曲線，將各濃度的SPIO標(biāo)記前后的細(xì)胞懸液接種于96孔板，每孔200 μL，設(shè)5個(gè)復(fù)孔。分別于第1、3、5、7 d取5孔，加入MTT液，在5%CO2、37°C培養(yǎng)4 h后取出，小心吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)上清，每孔加入150 μL DMSO。振蕩10 min，用酶標(biāo)儀在490 nm處側(cè)出吸光度A值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理。計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組間均數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較用LSD-t檢驗(yàn)。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 細(xì)胞生長(zhǎng)情況

原代細(xì)胞48 h半換液，見(jiàn)大量懸浮細(xì)胞，在瓶底可見(jiàn)單個(gè)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)，多為短多角形。個(gè)別細(xì)胞偽足伸長(zhǎng)，4 d全量換液，PBS漂洗，去除大量漂浮的細(xì)胞，可見(jiàn)分散的BMSCs成簇生長(zhǎng)為集落狀，細(xì)胞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)梭形，紡錘狀，胞核為圓形或橢圓形，胞漿內(nèi)可見(jiàn)較多的顆粒（圖1a）。10 d左右細(xì)胞大部分融合，達(dá)90%以上，細(xì)胞形態(tài)均勻，長(zhǎng)梭形，排列緊密，呈旋渦狀，有一定的方向性。傳代后，細(xì)胞形態(tài)類(lèi)似纖維狀，排列更加整齊（圖1b）。

2.2 BMSCs的免疫熒光鑒定

BMSCs經(jīng)免疫熒光染色，絕大多數(shù)細(xì)胞呈CD105、CD166、CD90（間質(zhì)干細(xì)胞特征性標(biāo)志物）陽(yáng)性，CD45呈陰性。見(jiàn)圖2。

2.3 SPIO-BMSCs標(biāo)記鑒定

2.3.1 普魯士藍(lán)鐵染色

普魯士藍(lán)染色見(jiàn)細(xì)胞染色陽(yáng)性率>99%，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)有大量藍(lán)染顆粒，部分聚集成團(tuán)，顆粒分布以核周和靠近細(xì)胞膜處較為明顯（圖3）。

2.3.2 透射電鏡檢查

透射電鏡觀察標(biāo)記的細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)見(jiàn)高電子密度顆粒聚集，主要位于各級(jí)溶酶體內(nèi)（圖4）。

2.4 SPIO-BMSCs活性

2.4.1 臺(tái)藍(lán)染色SPIO-BMSCs活細(xì)胞計(jì)數(shù)

實(shí)驗(yàn)組1的SPIO濃度為15 mg/L時(shí)，活細(xì)胞比率與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但在實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組3，當(dāng)SPIO濃度為25、50 mg/L時(shí)活細(xì)胞比率有所降低（P < 0.05）。見(jiàn)表1。

2.4.2 細(xì)胞增殖活性檢測(cè)

MTT結(jié)果顯示，SPIO的濃度為15 mg/L時(shí)對(duì)細(xì)胞增殖無(wú)明顯影響（P > 0.05），而當(dāng)SPIO的濃度為25、50 mg/L時(shí)，細(xì)胞增殖受到明顯抑制（P < 0.05）。見(jiàn)圖4。

3 討論

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在體外特定的誘導(dǎo)條件下或體內(nèi)特定環(huán)境下可分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、骨髓基質(zhì)、肌腱及韌帶等組織[4]。BMSCs具有定向遷移至損傷部位進(jìn)行增值、分化、并修復(fù)損傷組織的能力[5-7]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞取材容易，對(duì)機(jī)體損傷小，且體外培養(yǎng)簡(jiǎn)單，細(xì)胞擴(kuò)增速度快，由于自體移植無(wú)明顯的免疫排斥反應(yīng)，也不涉及倫理道德問(wèn)題，具有良好的臨床應(yīng)用前景，目前在組織工程、基因工程等研究中成為理想的種子細(xì)胞，在臨床疾病的治療過(guò)程中，對(duì)白血病、神經(jīng)損傷、癌癥的治療具有很高的醫(yī)療價(jià)值。

應(yīng)用外源性BMSCs治療后如何明確其療效是目前尚需解決的關(guān)鍵難題之一，SPIO是近年國(guó)外開(kāi)始推廣應(yīng)用的一種標(biāo)記細(xì)胞的對(duì)比劑，它利用干細(xì)胞吞噬能力，通過(guò)簡(jiǎn)單的體外培養(yǎng)，干細(xì)胞就會(huì)吞噬目該顆粒，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行活體的示蹤研究，取得了很理想的成果[8]。本實(shí)驗(yàn)所用的SPIO是由Fe3O4和Fe2O3組成，是一種不需要轉(zhuǎn)染劑的SPIO。由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊，即使在較弱的外磁場(chǎng)中也可以產(chǎn)生巨大的磁性，而外磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后磁性也迅速消失，即所謂超順磁性[9]。成為目前最常用的MRI監(jiān)測(cè)的負(fù)性對(duì)比劑，應(yīng)用于多種細(xì)胞的標(biāo)記，以及標(biāo)記后體內(nèi)移植的活體示蹤研究。但是對(duì)于細(xì)胞的毒副作用主要來(lái)自于細(xì)胞體內(nèi)鐵的含量，如何確定Fe濃度的安全有效范圍成為我們研究的重點(diǎn)，一般文獻(xiàn)中常用的SPIO標(biāo)記細(xì)胞的濃度，通常在10～50 mg/L。但是有研究指出20 mg/L鐵已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)記干細(xì)胞所需要濃度的最高限，在此濃度閾值孵育過(guò)夜，細(xì)胞標(biāo)記率超過(guò)97%。然而Fe的濃度達(dá)到50 mg/L，細(xì)胞的生物學(xué)特性、增殖能力、遷移能力就會(huì)受到不同程度的抑制。Ben等[10]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的游離的鐵能使細(xì)胞的氧化作用加強(qiáng)，產(chǎn)生過(guò)多的氧化產(chǎn)物和羥基自由基，細(xì)胞容易受到損傷，增殖活性降低，甚至細(xì)胞出現(xiàn)壞死的現(xiàn)象。這與本實(shí)驗(yàn)濃度25 mg/L組的臺(tái)盼藍(lán)活細(xì)胞計(jì)數(shù)及MTT比對(duì)照組明顯降低，這與高濃度Fe抑制干細(xì)胞的增殖，活性降低互相吻合。本實(shí)驗(yàn)的初步結(jié)果顯示濃度為15 mg/L的SPIO標(biāo)記后的BMSCs生長(zhǎng)狀態(tài)與對(duì)照組無(wú)差異，能夠保持原有的細(xì)胞狀態(tài)，形態(tài)均勻，呈長(zhǎng)狀，排列緊密，傳代融合時(shí)間與對(duì)照組一致，臺(tái)盼藍(lán)活細(xì)胞計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)及MTT細(xì)胞增殖檢測(cè)都證明了標(biāo)記后的細(xì)胞仍具有良好的生物學(xué)活性和正常的增殖能力。I ttrich等[11]研究結(jié)果也證實(shí)低濃度的Fe不會(huì)對(duì)細(xì)胞生命產(chǎn)生影響。因此，SPIO濃度為15 mg/L可安全高效標(biāo)記BMSCs，為活體示蹤提供較好的技術(shù)方法，可用于對(duì)BMSCs在體內(nèi)遷移、分化相關(guān)研究的示蹤。

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納米技術(shù)的知識(shí)范文第2篇

關(guān)鍵詞 納米技術(shù) 可能性 可行性 可接受性

中圖分類(lèi)號(hào) B82—057 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007—1539（2012）04—0130—05

一

納米技術(shù)被譽(yù)為引領(lǐng)21世紀(jì)技術(shù)革命的核心技術(shù)。早在1959年美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼就曾經(jīng)提出過(guò)在分子和原子水平上塑造世界的愿景。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著STM（隧道掃描顯微鏡）的發(fā)明，人類(lèi)操縱原子的夢(mèng)想已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。2000年美國(guó)率先啟動(dòng)了國(guó)家納米科技計(jì)劃（NNI），世界各國(guó)也都隨之將納米技術(shù)的發(fā)展作為21世紀(jì)贏得科技制高點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。“納米熱”在世界范圍內(nèi)展開(kāi)。今天，費(fèi)曼所預(yù)言的可能性一部分已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。納米技術(shù)正在逐步走向產(chǎn)業(yè)化，走進(jìn)我們的生活。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球市場(chǎng)正式標(biāo)稱的納米產(chǎn)品已超過(guò)1317種。與此同時(shí)，為了避免重復(fù)過(guò)去“先發(fā)展后治理”模式所帶來(lái)的弊端，防止“創(chuàng)造的發(fā)動(dòng)機(jī)”（engines of creation）演變成“毀滅的發(fā)動(dòng)機(jī)”（engines of destruction），NNI在最初的計(jì)劃中即將納米技術(shù)的倫理與社會(huì)研究納入了規(guī)劃，2001年NNI分配給納米技術(shù)社會(huì)影響的研究經(jīng)費(fèi)在1600—2800萬(wàn)美元之間；2003年3月和10月，在美國(guó)的南卡羅萊納州大學(xué)和德國(guó)的達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)分別召開(kāi)了由哲學(xué)家和倫理學(xué)家與自然科學(xué)家、工程師共同參與的國(guó)際跨學(xué)科學(xué)術(shù)研討會(huì)——“發(fā)現(xiàn)納米尺度”，納米技術(shù)的倫理問(wèn)題成為這兩次會(huì)議的主要議題。自此，納米倫理研究在世界范圍內(nèi)逐漸興起。

縱觀納米倫理研究（從2003年這一概念的提出到今天）近十年的歷史，可以發(fā)現(xiàn)，迄今為止的納米倫理學(xué)的討論主要集中在兩個(gè)層面，即有關(guān)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的描述性、實(shí)證性研究和有關(guān)未來(lái)問(wèn)題的推測(cè)性、概念性研究。一方面，由于納米技術(shù)在現(xiàn)階段的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在納米功能材料，尤其是納米粉體和液體材料的使用方面，而納米粉體在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用等環(huán)節(jié)都有可能對(duì)身體和環(huán)境構(gòu)成威脅，因此，在這方面的倫理討論主要集中于有關(guān)納米粒子的毒性研究、危害和風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、工作場(chǎng)地的選擇和風(fēng)險(xiǎn)控制、工人對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的知情問(wèn)題以及工人健康的醫(yī)學(xué)保障等。另一方面，納米技術(shù)的目標(biāo)是在分子和原子層面重塑世界。這就涉及未來(lái)世界的圖景和我們對(duì)世界的理解與基本概念問(wèn)題。因而這方面的倫理討論多從對(duì)未來(lái)世界的大膽推測(cè)和想象開(kāi)始，設(shè)想了一系列可能的未來(lái)場(chǎng)景，并就其可能的后果進(jìn)行倫理辯論。如果可能在大腦和機(jī)器之間建立直接的交互，當(dāng)機(jī)器被用來(lái)閱讀人的思想或者特定的精神狀態(tài)時(shí)，就侵犯了人的隱私；如果分子制造在接下來(lái)的20—50年里可以實(shí)現(xiàn)，我們需要為全球富裕時(shí)代和新經(jīng)濟(jì)組織做好準(zhǔn)備等。

顯然，這些討論——無(wú)論是關(guān)于現(xiàn)實(shí)的還是未來(lái)的問(wèn)題的討論，都是從后果出發(fā)、從可能性出發(fā)的。不同的是，有的是從現(xiàn)實(shí)的后果出發(fā)，有的是從潛在的后果出發(fā)。這些討論對(duì)于喚醒人們對(duì)納米技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的意識(shí)，從納米技術(shù)發(fā)展的早期即開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)管理和治理的同步研究，無(wú)疑具有重要的實(shí)踐意義。然而，和所有的結(jié)果主義論證一樣，它存在著兩個(gè)致命的弱點(diǎn)，一方面，它難免陷于功利主義的風(fēng)險(xiǎn)與利益權(quán)衡，而在一個(gè)價(jià)值多元的世界里，人們很難就此達(dá)成共識(shí)；另一方面，對(duì)于納米技術(shù)這樣的不確定性技術(shù)而言，從結(jié)果出發(fā)的倫理評(píng)價(jià)由于其結(jié)果的推測(cè)性而難免走向?yàn)跬邪罨驍惩邪畹幕孟搿?/p>

Nordmann認(rèn)為，這種“If and then”的納米倫理研究模式將關(guān)注的焦點(diǎn)瞄準(zhǔn)未來(lái)，讓想象的未來(lái)壓倒真實(shí)的現(xiàn)在，通過(guò)If暗示一個(gè)可能的技術(shù)發(fā)展開(kāi)始，并要求及時(shí)關(guān)注其結(jié)果then。在這個(gè)句子前半部分看起來(lái)不太可能的未來(lái)，在第二部分成為不可避免的東西。一個(gè)假定的現(xiàn)實(shí)取代了這個(gè)假想的未來(lái)，一個(gè)想象的未來(lái)淹沒(méi)了當(dāng)下。而我們都知道，對(duì)于作為“enabling technology”的納米技術(shù)而言，由于其應(yīng)用層面的開(kāi)放性，決定了盡管人們可以證明它的現(xiàn)實(shí)的必要性，但卻不能證明它的充分必要性，更不可能證明其發(fā)展的必然性。此外，這種從可能性到可能性的倫理反思推測(cè)雖然預(yù)設(shè)了未來(lái)的科學(xué)和技術(shù)，卻沒(méi)有考慮未來(lái)社會(huì)規(guī)范和倫理也可能發(fā)生變化。

毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)可能性的暢想是科學(xué)研究的起點(diǎn)。在關(guān)于納米技術(shù)的可能性世界的描述中，雖然含有或多或少的推測(cè)性成分，或者說(shuō)“未來(lái)主義色彩”，但恰恰是這些想象引導(dǎo)著人們的創(chuàng)新，引導(dǎo)著人們?nèi)ふ覐目赡苄赞D(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性的條件。同樣，關(guān)于納米技術(shù)的倫理學(xué)也需要對(duì)未來(lái)可能性后果的想象，以喚醒人們的倫理意識(shí)，在納米技術(shù)發(fā)展的早期即采取適當(dāng)?shù)拇胧苊庵氐高^(guò)去“先發(fā)展，后治理”的覆轍。但如果簡(jiǎn)單地用今天的知識(shí)、倫理規(guī)范和評(píng)價(jià)尺度去衡量潛在的、未來(lái)的技術(shù)、未來(lái)的技術(shù)活動(dòng)，這樣的倫理評(píng)價(jià)顯然缺乏合理性基礎(chǔ)，也同樣面臨著“道德風(fēng)險(xiǎn)”。

二

納米技術(shù)的知識(shí)范文第3篇

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)；概念界定；體系辨識(shí)。

當(dāng)前，“發(fā)展納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)”這一口號(hào)，已被提升到實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)蘇州篇章、蘇州實(shí)施創(chuàng)新引領(lǐng)戰(zhàn)略進(jìn)而華麗轉(zhuǎn)身的重大戰(zhàn)略高度，那么什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，搞清楚這一問(wèn)題，則無(wú)論對(duì)于蘇州的決策者、研究者還是實(shí)踐者來(lái)講，都具有重要的建設(shè)性意義。

去年，我們?cè)趫?zhí)行一項(xiàng)有關(guān)促進(jìn)蘇州市納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大軟科學(xué)課題時(shí)，首當(dāng)其沖地遭遇到這一問(wèn)題。通過(guò)文獻(xiàn)檢索與分析，我們發(fā)現(xiàn)，由于納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)紛繁復(fù)雜，納米科學(xué)技術(shù)界尚未對(duì)該一問(wèn)題形成共識(shí)；同時(shí)，社會(huì)科學(xué)理論界卷入納米領(lǐng)域研究較少，可資借鑒的成果太少。然而，這一問(wèn)題的解決將直接影響到我們研究項(xiàng)目的進(jìn)一步履行，為此，我們?cè)O(shè)立了一個(gè)研究子課題，本文即是該子課題研究成果，在此拋磚引玉，期望不僅對(duì)蘇州市，也對(duì)國(guó)內(nèi)其他正在促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)起到啟迪作用。

一、什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)

要搞清楚納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)首先要理解納米與納米尺度范圍，以及納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義，本節(jié)我們將據(jù)此入手，進(jìn)而界定納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念。

1.納米與納米尺度范圍

納米（Nanometer，縮寫(xiě)nm）是計(jì)量學(xué)中的長(zhǎng)度單位。1納米（nm）等于10-3微米（mm），等于 10-6毫米（mm），等于 10-9米。1—100納米（nm）被納米學(xué)界公認(rèn)確定為納米尺度。 通過(guò)不同物體相對(duì)尺度大小比較（見(jiàn)圖1）及納米尺度范圍內(nèi)常見(jiàn)球形物體大小比較（見(jiàn)圖2），可以加深對(duì)于納米及納米尺度范圍概念的理解。

2.納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物質(zhì)小到1 ～100納米時(shí)，由于其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，又不同于單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象（白春禮，2001）。即在原子、分子及納米尺度上，物質(zhì)表現(xiàn)出極其新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，該特性能被人類(lèi)學(xué)習(xí)、掌握、控制和利用，從而使得人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)存的一切發(fā)生翻天覆地的變化。

3. 國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)

看一看國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)或許對(duì)我們會(huì)有很大幫助，以下是國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋（轉(zhuǎn)引自彭練矛，2011）：

“The term nanotechnology means different things to different people. It used to cover anything from making microelectromechanical systems （MEMS） to creating designer proteins.”

“Whatever we call it， it should let us

—— Get essentially every atom in the right place.

—— Make almost any structure consistent with the laws of physics and chemistry that we can specify in atomic details.

—— Have manufacturing costs not greatly exceeding the cost of the required raw materials and energy.”

這兩段英文的中文翻譯如下：納米技術(shù)術(shù)語(yǔ)意味著對(duì)于不同對(duì)象人群的不同事情。它通常涵蓋從制造微電子機(jī)械系統(tǒng)到創(chuàng)造人造蛋白質(zhì)的所有事情。然而，不管我們?nèi)绾畏Q呼，納米技術(shù)的實(shí)質(zhì)應(yīng)該包括：每一個(gè)原子應(yīng)被安排在合適的位置，任何相應(yīng)建構(gòu)應(yīng)符合原子水平上的物理和化學(xué)原理，原材料和能源等相應(yīng)制造成本應(yīng)不是太貴。

從以上國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋中我們可以發(fā)現(xiàn)，納米技術(shù)（nanotechnology）在國(guó)外是一個(gè)約定俗成的術(shù)語(yǔ)，是對(duì)納米領(lǐng)域新生事物科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱，納米技術(shù)尚是一個(gè)發(fā)展中的概念，目前還沒(méi)有被嚴(yán)格界定。

4. 納米技術(shù)概念

經(jīng)過(guò)上面的鋪墊，現(xiàn)在我們可以來(lái)探討界定納米技術(shù)概念。對(duì)于什么是納米技術(shù)，麻省理工學(xué)院（MIT）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出過(guò)一個(gè)解釋：

“在分子水平上，通過(guò)操縱原子來(lái)控制物質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用單個(gè)原子組建分子系統(tǒng)，據(jù)此制備不同類(lèi)型的納米器件”（Drexler，1990）。

而在中文語(yǔ)境中，談到技術(shù)往往還牽連到科學(xué)與工程，對(duì)此，白春禮院士也有一個(gè)解釋：

“納米科技是20世紀(jì)80年代末、90年代初才發(fā)展起來(lái)的前沿、交叉性新興學(xué)科領(lǐng)域，是指在納米尺度上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)”（白春禮，2001）。

白院士所指的納米科技既包括納米科學(xué)又涵蓋納米技術(shù)。實(shí)際上，中文語(yǔ)境中的納米科技常常是納米科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱。指在納米尺度上研究物質(zhì)和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用，重新認(rèn)識(shí)自然界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識(shí)，并通過(guò)直接操控原子、分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)來(lái)創(chuàng)造對(duì)人類(lèi)有用的新的物質(zhì)和產(chǎn)品。

綜上所述，可見(jiàn)所謂納米技術(shù)是指涉及到納米科學(xué)研究、材料發(fā)展和制備、器件制造以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)之所有技術(shù)的總和。

5. 納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念

知道了什么是納米技術(shù)以后就較易分辨納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。過(guò)去的二、三十年，納米科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是納米技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)和正在對(duì)人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)防安全產(chǎn)生重大影響。然而，這僅僅是開(kāi)始，納米科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用已經(jīng)和正在引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命，證據(jù)表明，納米技術(shù)在材料、信息、能源、環(huán)境、生命、生物、軍事、制造、紡織、染料、涂料、食品等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都具有廣泛而重要的應(yīng)用。而一旦這些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品批量化、商品化和規(guī)模化，則自然形成一個(gè)個(gè)納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

二、納米技術(shù)體系范疇

界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念后，本節(jié)與下節(jié)我們可以轉(zhuǎn)而討論納米技術(shù)體系范疇以及納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇。

技術(shù)來(lái)源于科學(xué)，是理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐、解決實(shí)際問(wèn)題的方法和手段，因此談到納米技術(shù)不能不涉及到納米科學(xué)。盡管目前學(xué)術(shù)界對(duì)于納米科學(xué)的內(nèi)涵和分類(lèi)尚存在著不同的認(rèn)識(shí)和提法，但對(duì)于這一新興領(lǐng)域多學(xué)科交叉特性的認(rèn)識(shí)是一致的。一般而言，納米科學(xué)可以包括納米材料物理學(xué)、納米材料化學(xué)、納米材料學(xué)、納米測(cè)量學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)和納米生物醫(yī)學(xué)等，由此也產(chǎn)生了按照這一體系分類(lèi)的納米技術(shù)。

然而，白春禮院士（2001）認(rèn)為這種與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類(lèi)方式無(wú)法簡(jiǎn)單便捷地勾勒出納米科技的大致輪廓，而且各類(lèi)別之間又有交叉和重疊。因此，他建議將納米科學(xué)研究分為“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大領(lǐng)域， “其中納米材料是納米科技的基礎(chǔ)； 納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類(lèi)是否進(jìn)入納米科技時(shí)代的重要標(biāo)志； 納米尺度的檢測(cè)與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)”（白春禮，2003）。據(jù)此，納米技術(shù)體系又可主要由上述三大范疇來(lái)表達(dá)。

我們認(rèn)為上述與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類(lèi)及三個(gè)大類(lèi)的簡(jiǎn)單分類(lèi)都有各自的道理和應(yīng)用價(jià)值，前一個(gè)分類(lèi)便于整合發(fā)展納米學(xué)科知識(shí)和實(shí)施教育培訓(xùn)，而后一個(gè)分類(lèi)則更多地聚焦到納米科學(xué)技術(shù)當(dāng)前關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域，重點(diǎn)特出、應(yīng)用性強(qiáng)。若與納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系，則我們更傾向于并將更多地采納和應(yīng)用后一個(gè)分類(lèi)。

無(wú)獨(dú)有偶，日本專利局《專利申請(qǐng)技術(shù)動(dòng)向調(diào)查報(bào)告》中提供了一個(gè)與應(yīng)用實(shí)際聯(lián)系密切的納米技術(shù)分類(lèi)（見(jiàn)圖3，該圖由DRM咨詢公司補(bǔ)充修改而完成），該分類(lèi)基本遵循上述三個(gè)大類(lèi)分類(lèi)范疇，并采用圖式標(biāo)識(shí)了各主要應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r，恰好為三大類(lèi)納米技術(shù)分類(lèi)體系作了一個(gè)生動(dòng)的注解，雖然尚未達(dá)到完整完善的程度，但已有很大的參考價(jià)值。

沿著三大類(lèi)納米技術(shù)分類(lèi)思路繼續(xù)往下走，可以得到圖4所示納米技術(shù)分類(lèi)體系。其中一級(jí)狀態(tài)子目錄包括“納米檢測(cè)和表征技術(shù)”、“納米材料制備技術(shù)”和“納米器件制造技術(shù)”。而每個(gè)一級(jí)目錄又可進(jìn)一步產(chǎn)生二級(jí)目錄，如納米檢測(cè)和表征技術(shù)可分為“掃描探針顯微技術(shù)”和“原子級(jí)和超精密加工技術(shù)”；納米材料制備技術(shù)可分為“化學(xué)制備技術(shù)”、“物理制備技術(shù)”和“綜合制備技術(shù)”；納米器件制造技術(shù)可分為“LIGA制造技術(shù)”、“超精密機(jī)械加工技術(shù)”、“特種加工技術(shù)”、“注塑成形加工技術(shù)”和“機(jī)械組裝技術(shù)”等。需要說(shuō)明的是，這一分類(lèi)只是大體上勾勒了納米技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提供了一個(gè)整體認(rèn)識(shí)把握的粗略框架。現(xiàn)實(shí)納米世界中的實(shí)際情況則更為紛繁復(fù)雜，不僅存在著旁支末葉，也可以進(jìn)一步細(xì)分和再細(xì)分。

三、納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇

應(yīng)用上述“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大范疇的納米技術(shù)分類(lèi)思想，可以推導(dǎo)出納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇，如圖5所示：

如圖5所示，首先，納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)可以被界定為納米材料產(chǎn)業(yè)、納米器件產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)，其中納米材料是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)得以生存發(fā)展的原始基礎(chǔ)，沒(méi)有納米材料則一切無(wú)從談起；納米器件系納米材料進(jìn)一步加工組合后的產(chǎn)物，是延伸發(fā)展各種納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品的基礎(chǔ)；而納米檢測(cè)儀器和設(shè)備則是發(fā)展納米材料、器件及其延伸產(chǎn)品的必不可少的硬件手段，缺乏這些手段，事情就無(wú)法進(jìn)行。

上述三者一方面構(gòu)成了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生存發(fā)展的基礎(chǔ)，另一方面，正是基于這種基礎(chǔ)性和不可替代性，它們各自能夠發(fā)展成三個(gè)供需旺盛的分支產(chǎn)業(yè)，并在每個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

此外，鑒于納米材料和納米器件能夠被應(yīng)用到各個(gè)新興和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，創(chuàng)造出各種各樣新穎獨(dú)特、質(zhì)量上乘、性能優(yōu)異的新產(chǎn)品，因此，在上述三個(gè)分支產(chǎn)業(yè)以外，又可辨識(shí)出納米材料應(yīng)用和納米器件應(yīng)用兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然，這兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面更能各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

若從事情發(fā)生的先后次序來(lái)看， 納米科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展的需要首先造就了納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)和納米材料產(chǎn)業(yè)。結(jié)合納米檢測(cè)手段和納米材料的研究創(chuàng)造了納米器件， 納米器件（如納米傳感器）的推廣應(yīng)用催生了納米器件產(chǎn)業(yè)。接著，納米材料和器件在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用開(kāi)發(fā)出許多新穎產(chǎn)品和更新?lián)Q代產(chǎn)品，從而發(fā)展出形形的納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，并進(jìn)一步促進(jìn)納米材料、器件和檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相伴共生、互促共長(zhǎng)的內(nèi)在邏輯。

在現(xiàn)實(shí)生活中， 納米材料產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，發(fā)展相對(duì)成熟。處于納米技術(shù)高端的納米器件產(chǎn)業(yè)（電子/光電子器件、量子器件、以及微/納機(jī)電系統(tǒng)）目前尚處在發(fā)展成長(zhǎng)過(guò)程中，這是納米大國(guó)共同關(guān)注、競(jìng)相角逐的領(lǐng)域，也是進(jìn)一步發(fā)展的方向，其中屬于MEMS/NEMS范疇的微納傳感器分支產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。同時(shí)，納米材料和器件的應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)入許多不同的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域，例如，電子和信息、生物與醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等，從而增殖衍生出發(fā)展?fàn)顩r各異、紛繁復(fù)雜的納米技術(shù)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)然，換一個(gè)角度，如果忽略納米技術(shù)居中扮演的角色，這一復(fù)雜邏輯體系中各個(gè)分支仍可分屬于自己的母體產(chǎn)業(yè)，例如，納米材料產(chǎn)業(yè)可歸屬于材料產(chǎn)業(yè)，納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)可歸屬于儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)等等，由此也揭示了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)所具有的雙重產(chǎn)業(yè)屬性。

四、結(jié) 語(yǔ)

以上我們通過(guò)運(yùn)用相關(guān)文獻(xiàn)資料， 進(jìn)行抽絲剝繭式的邏輯分析，界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念， 進(jìn)而揭示了納米技術(shù)及其納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的體系范疇，從而為從社會(huì)科學(xué)角度研究促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（譬如制定技術(shù)/產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖）奠定了有關(guān)客體對(duì)象的認(rèn)知基礎(chǔ)。

當(dāng)前，納米技術(shù)與信息技術(shù)和生物技術(shù)一起并列為世界三大高技術(shù)前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域，而納米技術(shù)又在促進(jìn)信息技術(shù)和生物技術(shù)發(fā)展中扮演了重要角色，正在悄然引發(fā)著新一輪工業(yè)革命，成為國(guó)際高科技及其產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。期待我們這一拋磚引玉的工作能為蘇州/中國(guó)搶占這一制高點(diǎn)作出些微貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

趙康等。《蘇州市納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究總論》， 古吳軒出版社，2012。

楊輝。《納米科學(xué)技術(shù)概論》（未發(fā)表PPT課件），2010。

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白春禮。全面理解納米科技內(nèi)涵，促進(jìn)納米科技在我國(guó)的健康發(fā)展。《微納電子技術(shù)》，2003/1。

彭練矛。《納米科技和納米電子學(xué)》（未發(fā)表PPT課件），2011。

基金項(xiàng)目：蘇州市2012年度重大軟科學(xué)課題，項(xiàng)目編號(hào)：SR201201。

作者簡(jiǎn)介：趙康（1950 –），男，江蘇蘇州人，博士，教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)楣补芾怼⒆稍儗W(xué)、專業(yè)社會(huì)學(xué)。顧茜茜與陳加豐均為趙的博士研究生，趙迪凡為項(xiàng)目研究助理。

What Is Nanotechnology and Its Related Industries

——Concept Defination and System Identification

ZHAO Kang GU Xixi CHEN Jiafeng ZHAO Difan

（School of Politics and Public Adminstration， Soochow University， Suzhou 215021， China）

納米技術(shù)的知識(shí)范文第4篇

陶瓷可以做成刀具，只要在燒制過(guò)程中加入納米材料；打針可以不痛也不出血，藥物反而更容易被人體吸收，只要使用無(wú)痛納米微針；液晶顯示器可以顯示效果更好，只要用納米微球作液晶板間的“支架”；使用納米技術(shù)，一分鐘就能分辨出地溝油；使用納米技術(shù)，中巴車(chē)充電三十分鐘就能從蘇州開(kāi)到南京……擁有納米技術(shù)，即使沒(méi)有劉謙，也能見(jiàn)證奇跡。

事實(shí)上，納米技術(shù)由來(lái)已久。1990年，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議召開(kāi)，這是納米技術(shù)誕生的重要標(biāo)志。在此后多年中，納米技術(shù)只是扮演了一個(gè)冷冰冰的科學(xué)名詞。如今，其已經(jīng)悄然蛻變，并走進(jìn)了人們的衣食住行。更值得欣慰的是，將來(lái)納米技術(shù)還能被廣泛應(yīng)用于七大新興產(chǎn)業(yè)的上游高端環(huán)節(jié)，引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

據(jù)了解，納米技術(shù)理念最早由諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者費(fèi)曼提出。作為一個(gè)長(zhǎng)度單位，納米是十億分之一米。因?yàn)樵?～100納米的尺度內(nèi)，物質(zhì)特性發(fā)生許多不同于宏觀世界的物理和化學(xué)變化，而正是這些特性，注定納米技術(shù)必將對(duì)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)顛覆性的革命。

細(xì)數(shù)納米技術(shù)對(duì)世界產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響：除了大量原創(chuàng)性成果不斷涌現(xiàn)，近十項(xiàng)重大突破性技術(shù)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)，材料、能源、微電子、生物技術(shù)等眾多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變革，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速壯大。美國(guó)市場(chǎng)研究人員預(yù)測(cè)，到2014年，全世界納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將到達(dá)2.6萬(wàn)億美元，相當(dāng)于IT和通信兩大行業(yè)的總和。

蘇州納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展首席顧問(wèn)，中科院院長(zhǎng)、國(guó)家納米領(lǐng)域首席科學(xué)家白春禮院士曾這樣預(yù)測(cè)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的未來(lái)：會(huì)像今天的計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣普及。他指出，納米技術(shù)是對(duì)21世紀(jì)一系列高新技術(shù)有重要影響的關(guān)鍵技術(shù)，將引發(fā)人類(lèi)社會(huì)的新一輪產(chǎn)業(yè)革命。納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心主任助理何丹農(nóng)也曾指出，納米技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)共同成為21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱，它是當(dāng)今世界大國(guó)爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

如此，在全球范圍內(nèi)，世界主要國(guó)家都把推動(dòng)新一輪產(chǎn)業(yè)革命的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)列入國(guó)家重大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)并不意外。而各國(guó)都在加快布局，搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。韓國(guó)、美國(guó)、日本、歐盟、俄羅斯等世界主要國(guó)家都將納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家重大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，紛紛制定國(guó)家層面的發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，重視政府資金投入，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)國(guó)際合作與交流。

韓國(guó)最為突出。據(jù)了解，韓國(guó)正大力發(fā)展納米生物科技、納米能源、納米材料技術(shù)、納米環(huán)境等產(chǎn)業(yè)。韓國(guó)甚至還為納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展制定了特別法，過(guò)去十年財(cái)政投入超過(guò)20億美元。此外，韓國(guó)政府還整合教育部、科技部等相關(guān)政府部門(mén)，實(shí)施2020計(jì)劃，滲透新市場(chǎng)，加快納米產(chǎn)業(yè)化。美國(guó)也不例外。美國(guó)也從2000年開(kāi)始實(shí)施《國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃》，近幾年在納米技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)投入都保持在每年近20億美元的規(guī)模。

2005年，歐盟制定《歐洲納米技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》，歐盟成員國(guó)德國(guó)、法國(guó)、芬蘭等分別制定了本國(guó)納米技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，歐盟及主要成員國(guó)已累計(jì)投入超過(guò)140億美元。俄羅斯從2001年開(kāi)始重點(diǎn)推動(dòng)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)，2007年專門(mén)成立國(guó)有“俄羅斯納米技術(shù)集團(tuán)”推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。此外，埃及、印度、泰國(guó)、沙特、南非等國(guó)也不甘落后，加大研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)力度。全球形成爭(zhēng)奪納米科技制高點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。

在納米技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)也不落人后。中國(guó)從20世紀(jì)80年代起就一直高度重視納米技術(shù)，作為較早開(kāi)展納米技術(shù)研究的國(guó)家之一，2001年就成立國(guó)家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)，同年7月科技部等五部委《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要（2001～2010）》。

科技部技術(shù)研究司司長(zhǎng)張先恩指出，上世紀(jì)80年代初，中國(guó)納米領(lǐng)域的量幾乎為零，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，呈曲線上升的趨勢(shì)。直至去年，中國(guó)的量占全世界總量的20%，同時(shí)論文的引用次數(shù)也在增長(zhǎng)，其中中科院的論文的引用次數(shù)位居全國(guó)首位。

數(shù)據(jù)顯示，2001～2009年，中國(guó)用于納米科技的研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過(guò)26億元人民幣。“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃設(shè)立納米技術(shù)專項(xiàng)，吸引了包括國(guó)家杰青、中科院百人、教育部長(zhǎng)江學(xué)者在內(nèi)的約342名高端人才從事納米技術(shù)研究，在基礎(chǔ)研究方向取得眾多原創(chuàng)性技術(shù)成果；清華大學(xué)等50所大學(xué)和中科院的36個(gè)研究所從事納米技術(shù)研究；2009年，我國(guó)發(fā)表納米科技SCI-E論文總數(shù)首次超越美國(guó)，躍居世界第一，專利申請(qǐng)量世界第二；先后建設(shè)“國(guó)家納米技術(shù)科學(xué)中心”和“納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心”等國(guó)家納米科技研發(fā)載體。

納米技術(shù)的前景更得到產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)可。眾多世界500強(qiáng)企業(yè)看好納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略前景。美國(guó)IBM公司持續(xù)20幾年推進(jìn)納米技術(shù)研發(fā)，在多個(gè)領(lǐng)域擁有突破性的優(yōu)勢(shì)。2010年4月，韓國(guó)三星公司開(kāi)始建設(shè)“三星納米城”，全面推進(jìn)納米級(jí)超精密半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。日本的索尼公司積極布局納米科技，在半導(dǎo)體顯示及存儲(chǔ)領(lǐng)域已經(jīng)取得優(yōu)勢(shì)地位。

毋庸置疑，發(fā)展納米技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對(duì)提升國(guó)家及區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的巨大戰(zhàn)略意義。然而，與物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)類(lèi)似，納米技術(shù)問(wèn)世也已有20余年時(shí)間，但現(xiàn)在，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程并不理想。“納米技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化之路走得并不順暢。”業(yè)內(nèi)人士告訴記者。

科技部萬(wàn)鋼部長(zhǎng)（國(guó)家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)主任）在總結(jié)過(guò)去十年中國(guó)納米科學(xué)領(lǐng)域取得的成果時(shí)指出，中國(guó)已邁入納米大國(guó)行列，但還不是納米強(qiáng)國(guó)。這主要表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)化水平低，無(wú)規(guī)模企業(yè)廣泛參與，不能有效推進(jìn)協(xié)調(diào)納米技術(shù)資源。亟待從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度對(duì)國(guó)家納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整體規(guī)劃，形成良好的技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化機(jī)制。

在聯(lián)想之星副總裁梁青看來(lái)，這正是納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化面臨的最大問(wèn)題。“沒(méi)有設(shè)備、沒(méi)有原料、沒(méi)有應(yīng)用，一切都要從新開(kāi)始。這也是我們?cè)谕顿Y過(guò)程中面臨的最頭痛的問(wèn)題。材料做出來(lái)了，但還得等6年才能實(shí)現(xiàn)部件銷(xiāo)售，應(yīng)用時(shí)間更長(zhǎng)。因?yàn)橹芷陂L(zhǎng)，投資額也很大。”

他告訴記者，“納米技術(shù)是變革性的，不是改良性的。其產(chǎn)業(yè)化周期很長(zhǎng)，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)調(diào)與配合。正常情況下，要先做出材料，再做出配件，再做出應(yīng)用。但現(xiàn)實(shí)的情景是，很多部件企業(yè)會(huì)認(rèn)為，上游材料沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)前，不敢冒然采用，而材料大規(guī)模生產(chǎn)至少要兩三年，部件大規(guī)模生產(chǎn)也要兩三年，應(yīng)用同樣如此。它們之間的矛盾很明顯。”

然而，在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)，國(guó)外并沒(méi)有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。梁青指出，“因?yàn)椋诩{米技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)并不落后。但國(guó)外有更多的錢(qián)，更好的投資環(huán)境，企業(yè)不是那么急功近利，而國(guó)內(nèi)中小企業(yè)功利性比較強(qiáng)。現(xiàn)在，很多地方政府和學(xué)研機(jī)構(gòu)對(duì)科技成果產(chǎn)業(yè)化也有疑慮。國(guó)家科技經(jīng)費(fèi)投資研發(fā)出某項(xiàng)技術(shù)，后被企業(yè)以某種方式獲取的狀況時(shí)有發(fā)生。當(dāng)然，更應(yīng)該看到，技術(shù)如果一直放在研究所里就不值錢(qián)。”

不久前的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，日本80家大企業(yè)中，有大約40%的企業(yè)設(shè)置了專門(mén)機(jī)構(gòu)，已經(jīng)或者即將著手發(fā)展這一高新科技。三菱、伊藤忠和丸紅等綜合商社已經(jīng)或計(jì)劃同美國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)設(shè)立合資公司，把納米技術(shù)列為新的發(fā)展項(xiàng)目。富士通公司設(shè)立了納米技術(shù)研究中心，住友電工公司也組織了納米技術(shù)研究班子。

在日本，企業(yè)界是發(fā)展納米技術(shù)的主力軍。與之不同，中國(guó)在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，并未實(shí)現(xiàn)“以企業(yè)為主體”。盡管從納米領(lǐng)域的專利方面看，中科院申請(qǐng)的數(shù)量已經(jīng)位居世界排名的首位，但是與其他國(guó)家相比，中國(guó)的專利大都是研究機(jī)構(gòu)在申請(qǐng)，而在國(guó)外企業(yè)卻占主導(dǎo)，“這也說(shuō)明中國(guó)納米企業(yè)科研的進(jìn)展還有很大的努力空間。”張先恩說(shuō)。

何丹農(nóng)認(rèn)為，在納米技術(shù)成果集成方面，要始終堅(jiān)持把市場(chǎng)需求作為出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，選擇具有市場(chǎng)前景的技術(shù)和成果。由于納米技術(shù)的跨學(xué)科性、實(shí)驗(yàn)和技術(shù)上的局限性、技術(shù)的成熟度不夠、研究成本高周期長(zhǎng)等問(wèn)題，僅靠一個(gè)工業(yè)部門(mén)或者研究機(jī)構(gòu)將無(wú)法加快推動(dòng)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，所以，急需采用合理的產(chǎn)業(yè)化與投融資模式。

梁青認(rèn)為，在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)并沒(méi)有規(guī)模化的企業(yè)，而這制約了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。“事實(shí)上，只有像聯(lián)想、3M等大型企業(yè)才會(huì)考慮三五年后的事情，一般的中小企業(yè)無(wú)暇，也沒(méi)有實(shí)力去考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)。所以，它們就寧愿等著，反正沒(méi)有威脅，它并不著急。而最著急的是新創(chuàng)立的企業(yè)，但它們也是干著急。很多納米產(chǎn)業(yè)投資進(jìn)去后，都出現(xiàn)越來(lái)越難熬的狀況。”

當(dāng)然，資本的助力對(duì)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化來(lái)說(shuō)也必不可少，然而，現(xiàn)在資本市場(chǎng)偏好投資中后期項(xiàng)目，而不愿意投資早期項(xiàng)目？而這對(duì)于更多處在孵化階段的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的融資環(huán)境更是雪上加霜。梁青說(shuō)，“很多項(xiàng)目就是在從科技部到發(fā)改委的階段，中間有一個(gè)斷層，沒(méi)有人管。但是，對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，如果不做納米技術(shù)，可能會(huì)喪失未來(lái)。”

他建議，“能不能讓政府投資，材料、部件、應(yīng)用等三個(gè)層面的企業(yè)一起干。在遵循市場(chǎng)規(guī)律的同時(shí)，給予足夠的扶持政策，消除企業(yè)對(duì)規(guī)模化生產(chǎn)的疑慮。這等于把一個(gè)串行動(dòng)作，變成一個(gè)并行的。如果能做到這一點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)就能非常快地推進(jìn)，長(zhǎng)遠(yuǎn)對(duì)行業(yè)是有好處的。”

納米技術(shù)的知識(shí)范文第5篇

納米技術(shù)讓芯片越來(lái)越小

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授黃連生在接受記者采訪時(shí)表示，在納米技術(shù)的應(yīng)用中，最為顯著的例子就是其在電腦等電子產(chǎn)品芯片中的應(yīng)用。

很多人都能夠感受到的一個(gè)事實(shí)是：很多電子產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，我們使用越來(lái)越方便，功能越來(lái)越強(qiáng)大，但是其價(jià)格卻越來(lái)越低。納米科技就在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

晶體管的發(fā)展和演變就是最為生動(dòng)的寫(xiě)照。晶體管是一種半導(dǎo)體器件，是規(guī)范操作電腦、手機(jī)和所有其他現(xiàn)代電子電路的基本構(gòu)建塊。但是晶體管的大小對(duì)電子產(chǎn)品的使用也非常關(guān)鍵。專家表示，電子產(chǎn)品的先進(jìn)程度、便攜程度與CPU（中央處理器）的“制作工藝”具有很大的關(guān)系，在生產(chǎn)CPU過(guò)程中，集成電路的精細(xì)度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，在同樣的材料中可以制造更多的電子元件，同樣功能的電子元件可以做得更小，連接線也越細(xì)， CPU的功耗也越小。

大約在 15 年前，半導(dǎo)體開(kāi)始進(jìn)入次微米，即小于微米的時(shí)代，之后更有深次微米，比微米小很多的時(shí)代。到了2001 年，晶體管尺寸甚至已經(jīng)小于 0.1微米，也就是小于 100 納米，晶體管的制造邁入了納米電子時(shí)代。

“未來(lái)的集成電路及晶體管大部分都會(huì)由納米技術(shù)做成。”中芯國(guó)際的一位專家對(duì)記者表示。

納米技術(shù)推動(dòng)電子產(chǎn)品普及

由于芯片中的晶體管越小，CPU內(nèi)部就可以集成更多的晶體管，使處理器實(shí)現(xiàn)更多的功能和更高的性能，讓相同面積的芯片制造原材料上可以制造出更多的CPU產(chǎn)品，這直接降低了CPU的產(chǎn)品成本，從而最終降低CPU的銷(xiāo)售價(jià)格使電子產(chǎn)品的使用越來(lái)越廣泛。

中芯國(guó)際的工程師也表示，消費(fèi)者也為芯片的小型化提供了動(dòng)力。隨著信息化和智能化的不斷深入，例如便攜式電子產(chǎn)品廣泛使用，使用者要求電子產(chǎn)品的性能越來(lái)越高、功耗越來(lái)越小。未來(lái)，隨著手機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)悍，其對(duì)納米技術(shù)的要求也會(huì)越來(lái)越高。

當(dāng)然，在電子產(chǎn)品芯片的研發(fā)中，納米技術(shù)的進(jìn)展也沒(méi)有停下腳步。目前，全球最大的半導(dǎo)體芯片制造商英特爾公司生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)芯片產(chǎn)品使用的技術(shù)尺度最小已經(jīng)達(dá)到14納米。而另一信息巨頭IBM在2012年下半年就已經(jīng)成功利用碳納米材料，在單個(gè)芯片上集成了上萬(wàn)個(gè)9納米制作工藝的晶體管。此外，英特爾宣稱其對(duì)10納米，7納米，5納米應(yīng)用技術(shù)的研究也將于2015年開(kāi)始。

據(jù)專家估計(jì)，到2020年，當(dāng)芯片制造的工藝達(dá)到5納米時(shí)，一個(gè)指甲蓋大小的芯片上也許容納的就是整個(gè)電腦系統(tǒng)上所有的集成電路了。

當(dāng)然，我國(guó)的部分電子企業(yè)也已經(jīng)進(jìn)入到了納米時(shí)代。中芯國(guó)際是世界領(lǐng)先的集成電路芯片代工企業(yè)之一，也是中國(guó)內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路芯片制造企業(yè)，其主要業(yè)務(wù)是根據(jù)客戶本身或第三者的集成電路設(shè)計(jì)為客戶制造集成電路芯片。該公司公關(guān)部總監(jiān)夏鷹在接受記者采訪時(shí)表示，目前該公司也批量生產(chǎn)多種納米尺度的芯片，能夠提供 90納米、65納米、45納米、40納米等納米尺度的芯片制造工藝，其28納米的工藝到年底就可以面向客戶進(jìn)行驗(yàn)證，20納米、14納米規(guī)格的研發(fā)也在籌劃之中。

讓兵馬俑永葆本色

當(dāng)然，在其他一些領(lǐng)域，近些年來(lái)也有一些納米科技的應(yīng)用。北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授苑會(huì)林表示，多種多樣的物質(zhì)都可以從納米的尺度進(jìn)行研究，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)并投入到實(shí)際應(yīng)用中的納米材料也是種類(lèi)繁多，并涌現(xiàn)出一些典型的案例。

2001年4月， 西北大學(xué)納米材料研究所所長(zhǎng)祖庸教授對(duì)外宣稱， 西北大學(xué)最新的納米實(shí)驗(yàn)室成果可望使已2000多年歷史的秦兵馬俑告別霉菌侵?jǐn)_，可使秦兵馬俑永葆本色，這則消息引起了海內(nèi)外的關(guān)注。

1974年出土的秦兵馬俑是20世紀(jì)世界上最重要的考古發(fā)現(xiàn)之一。但是，由于陪葬坑內(nèi)的溫度和濕度有利于霉菌的生長(zhǎng)，出土?xí)r色彩鮮艷的陶俑，受“生存環(huán)境”變化的影響和霉菌侵?jǐn)_，表面顏色很快褪色。目前人們看到的兵馬俑大多都已“ 銹跡斑斑”，呈陶土色，遠(yuǎn)看灰蒙蒙的。有文物保護(hù)專家表示，現(xiàn)在在秦俑身上發(fā)現(xiàn)的霉菌共多達(dá)40多種，這些霉菌已經(jīng)成為兵馬俑的“癌癥”。考古探測(cè)表明，在西安秦兵馬俑陪葬坑內(nèi)共有8000多個(gè)陶俑，然而目前出土的僅有1000多個(gè)。為了不使更多的秦俑患上“絕癥”，考古部門(mén)不得不放慢了對(duì)秦俑發(fā)掘的速度。

然而祖庸教授說(shuō)西北大學(xué)的最新研究發(fā)現(xiàn)，利用溶膠與凝膠相結(jié)合的方法把新研制的納米材料制成一種透明的膠體，涂在文物表面，可以形成一種“無(wú)機(jī)膜”，使文物完全與外界隔離，得到長(zhǎng)期保護(hù)。毫無(wú)疑問(wèn)，祖庸教授所的納米科研成果有望給形勢(shì)危急的兵馬俑保護(hù)問(wèn)題帶來(lái)福音。

納米涂層帶來(lái)的防護(hù)

北京舉辦奧運(yùn)會(huì)用的“鳥(niǎo)巢”受到舉世關(guān)注，很多人不知道的是“鳥(niǎo)巢”頂棚鋪上了一層特殊的納米防護(hù)涂層，這個(gè)涂層可耐700攝氏度高溫，從而解決了煙花燃放時(shí)焰火掉落灼穿頂棚膜的顧慮。而北京奧運(yùn)會(huì)中使用的上百萬(wàn)平方米奧運(yùn)錦旗和國(guó)旗也使用紡織品專用納米防護(hù)液進(jìn)行了相應(yīng)處理。這種防護(hù)液能有效阻止污染液體的滲透，不僅能延長(zhǎng)錦旗和國(guó)旗的使用壽命，還能有效的保持錦旗和國(guó)旗的清潔度和鮮艷色澤。

北京中科納新印刷技術(shù)有限公司企劃部總監(jiān)紀(jì)藝瓊在接受記者采訪時(shí)表示，該公司基于納米材料的新一代制版技術(shù)是一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非感光、無(wú)污染、低成本的綠色印刷制版新技術(shù)。若能普及使用，將是印刷制版領(lǐng)域的革命，將大大減少以上污染的排放，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。不過(guò)她也告訴記者，該技術(shù)的成熟和完善還需要一個(gè)過(guò)程。

最近幾年，有關(guān)納米發(fā)電也成了很多人探討的熱門(mén)話題。國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員姜克俊對(duì)記者表示，納米發(fā)電目前算是一個(gè)比較新奇的技術(shù)，能不能大規(guī)模的應(yīng)用，還是要看技術(shù)水平發(fā)展到什么狀態(tài)，雖然其在將來(lái)應(yīng)該可以滿足日常的能源需求，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)應(yīng)該比較困難。

姜克俊說(shuō)，目前的納米發(fā)電依舊處在小規(guī)模階段，比如鞋底摩擦給手機(jī)充電這種小輸出率的技術(shù)，而如果僅僅是在小規(guī)模的階段，其實(shí)并沒(méi)有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)槲覀冞€有太陽(yáng)能、光伏、薄膜電池等這些發(fā)電技術(shù)，它們的轉(zhuǎn)換率可能要更高一些。