纳米技术是近年来出现的一门高新技术.doc

纳米技术是近年来出现的一门高新技术。“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术”，其具体定义见词条“纳米科技”。纳米技术在新世纪将推动信息技术、医学、环境科学、自动化技术及能源科学的发展，像抗生素、集成电路和人造聚合物在二十世纪发挥了重要作用一样，纳米技术在新世纪将人类的生活带来深远影响。 纳米技术将给医学带来变革：纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应；使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA（脱氧核糖核酸）诊断出各种疾病。 在电子领域，可以从阅读硬盘上读取信息的纳米级磁读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米级存储器芯片都已投入生产。可以预见，未来以纳米技术为核心的计算机处理信息的速度将更快，效率将更高。 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。黄德欢博士，美籍华裔纳米科学家，毕业于哈尔滨工业大学（本科、硕士）和浙江大学（博士），现为美国斯坦福大学量子关联研究计划研究员、物理学终身教授。黄德欢博士是国际上著名的纳米电子学专家，他在基础研究;量子计算机研制中有关的单电子自旋的控制和精密测量应用研究:纳米超微颗粒的化学和物理方法的制备以及在现代工业中的应用方面,均有突出的成就.尤其在硅表面上操纵单个硅原子；在原子表面上加工出单个原子尺度的特殊结构;制备出原子级平滑的氢绝缘层;首次成功在硅的氢绝缘层表面上提取氢原子再放回该表面,得到了重新饱和表面上的硅悬链;做出了世界上最小的(单原子尺度)单电子晶体管的基础实验等方面工作处在世界的领先地位。是当今世界纳米技术研究学科的带头人（浙江纳米网2002-04-23）黄德欢博士曾在日本科学技术振兴事业团从事了近十年单原子操纵及单原子器件加工技术的研究，这项研究代表着划时代的纳米科学基础技术研究的前沿水平。黄德欢在这一领域已分别在日、美、德、英、法、荷等国申请了12项专利，发表了170多篇学术论文和国际会议报告。黄德欢博士是在世界上第一位成功操纵单一硅原子的科学家，可以说是纳米技术研究的先驱。黄德欢博士研究的纳米科学是一门集基础科学与应用科学于一体的新兴科学。它主要包括有纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等学科。纳米科学具有很深远的应用背景，它将促使现代科学技术从目前的微米尺度上升到纳米或原子尺度，并成为推动21世纪人类基础科学研究和产业技术革命的巨大动力。黄德欢出生在江西抚州市，父母都是教师。1980年考入江西省重点中学临川三中。他的理想是当个数学家和物理学家。从高中时起他就酷爱数学和物理，即使是在长达4年的农村生活中，他始终坚持在劳动之余学习数学、物理和英语。黄教授是恢复高考后的第一届大学生,失而复得的升学机会让他倍加珍惜大学里的读书时光,在哈尔滨工业大学4年本科和3年硕士研究生的生活中，黄德欢不仅出色地完成了工科系所规定的专业，而且自学完成了物理和数学系的专业课程。那时候,自修教室的灯不熄是没人会回寝室的,即使熄灯,也要等人来赶。1985年考入浙大研究生院,随路甬祥教授攻读博士学位。并进入浙江大学“光仪学科博士后流动站”（浙江大学“求是”网校友论坛）一、 突出成就1989年，黄德欢到日本通产省工业技术院做客座研究员，后又到日本科学技术振兴事业团做研究员，从事原子控制表面研究和量子波动研究。他的主要研究课题是利用扫描隧道显微镜（STM）从事单原子操纵和原子及纳米尺度器件的基础实验和研究。经过一年多的努力，黄德欢成功地制作出了供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及其相关的硬件和软件。利用它，人们可任意操纵物质表面上的单个原子并加工成特殊的单原子结构，从而为他以后的研究创造了良好的条件。8年来，经过无数个不眠之夜的奋斗，黄德欢在研究上取得了一个又一个的重大技术突破。1991年，他成功地在硅表面上操纵单个硅原子，并揭示了这种单原子操纵的机理是电场蒸发效应；1992年，他首次成功地连续移动硅表面上的单个原子，从而在原子表面上加工出了单原子尺度的特殊结构，如单原子线和单原子链等。这些硅原子结构至今依然是目前世界在硅表面上制作的最小结构；1993年，他首次成功地连续把单个硅原子施加到硅表面上的精确位置，并在表面上构成了新颖的单原子沉积特殊结构，如单原子链等。同年，他还首次连续成功地移走了施加到硅表面上的单个硅原子并保持硅表面上原有的原子结构不被破坏。同时，他还首次成功地连续用单个原子修补硅表面上的单原子缺陷。这些基础实验结果证明了利用单个原子存储信息的可能性。1994年，他首次成功地实现了单原子操纵的动态实时跟踪，制作出了单原子扫描隧道显微镜纳米探针，实现了单原子的点接触，并观测到在扫描隧道显微镜纳米探针和物质表面之间形成的纳米桥。与此同时，他还首次观测到纳米桥的延伸（达6纳米长）及最终断裂的动态过程；1995年，他成功地在硅表面上制备出原子级平滑的氢绝缘层，并在其表面上对单个氢原子进行了选择性脱附（即移动操纵），加工出硅二聚体原子链，这也是目前世界上最小的二聚体原子链结构；1996年，他首次成功地将从硅的氢绝缘表面上提取的氢原子重新放回到该表面上去，再次饱和表面上的硅悬键；1997年，他首次成功地实现了单原子的双隧道结，并成功地控制和观测到单个电子在此双隧道结中的传输过程，这是目前世界上在最小单位上（单原子尺度）进行的单电子晶体管基础实验。一系列的成功把黄德欢博士推上了纳米科学技术研究的最前沿，他成了受世人瞩目的专家。在硅谷，被誉为“科技新贵”的黄德欢可以说是家喻户晓。二、我是一个中国人黄德欢博士不仅是位学有所成的前沿科学研究者，也是极具孝心的儿子，他在INTENET上为其已过世的母亲创建了妈妈我们好想您纪念馆。他更是一位爱国学者。黄德欢博士虽身在海外，但他始终没有忘记养育和把他培养成才的祖国。黄德欢说：“无论我走到哪里，我都不会忘记我是一个中国人。正是祖国的培养为我今天的成功铺平了道路。”在留日学者中，黄德欢博士是卓有成就的一个。在驻日使馆组织的“留学生与祖国现代化座谈会”上，黄德欢的发言引人注目。他说，为祖国服务是每一个华夏子孙应尽的责任。要想真正为国家做点实事，一要有无私奉献的精神，二要有真才实干的本领。1993年8月，黄德欢博士到莫斯科出席第二届国际纳米科学技术大会，并应邀在大会上做主题报告。大会开幕那天，俄罗斯多名领导人也在主席台上就座。黄德欢讲演的第一句话是：“我来自日本，但我是一个中国人。”这句情不自禁的话语充分表达了作为一个中国人的自豪。他的讲演获得了极大成功。为了使祖国能在纳米科学这个21世纪最重要的研究领域里跟上国际最新研究发展水平，黄德欢博士一直在寻找报国的机会。1991年他在东京的一次国际会议上结识了中科院北京真空物理实验室的庞世瑾教授，此后他把已掌握的单原子操纵技术传授给了该实验室的研究人员，同时还将自己研制的供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及相关的硬件和软件提供给他们参考，还帮助从德国引进了一台超高真空扫描隧道显微镜设备。在他的帮助下，北京真空物理实验室得以迅速地实现了单原子操纵并取得了令人可喜的研究成果。1996年6月，黄德欢利用到中国科技大学讲学之机，与中国科学院院士、著名激光选键化学家朱清时教授进行了学术交流，并商定在科大合作进行“激光相干控制下的单原子操纵”基础研究。这是一项将激光相干控制与扫描隧道显微镜单原子操纵技术结合在一起的全新的基础研究，如获成功，人们不仅可以更加稳定地操纵单个原子，还能够进行“分子手术”，并制造出具有特殊功能的人造分子和纳米器件，从而使21世纪的物理和化学发生重大革新。为了支援这一研究，中国科技大学抽出巨资从德国购买设备，并抽调几名知名教授组成专题研究小组与黄合作。对此，黄德欢十分感动，他充满信心地表示，有国家的大力支持和中国科技大学的人才优势，该项研究一定会很快取得成果。（光明日报1998年03月28日）三、中国做纳米要脚踏实地随着纳指的一路下滑，网络已经风光不再，未来的热点是什么？纳米技术似乎正在悄悄浮出水面。纳米技术将主导科技浪潮。黄德欢博士告诉记者，单原子操纵技术研究已为未来制作单分子、单原子和单电子器件和大幅度提高信息存储量、为实施遗传工程学中生物大分子的单原子置换以及物种改良、为实现材料科学中的新原子结构材料研制等提供了大量的实验证明。“就像晶体管淘汰电子管一样，即将淘汰微米技术的是纳米技术，纳米比微米小一千倍，纳米技术成功以后，会被现在的微米技术逐步吸收。微米技术创造信息时代依靠的是微电子学技术，但其在21世纪到了极限，2010年是芯片技术发展的尽头。将来纳米技术中最重要的是纳米电子学，可以使计算机速度提高上亿倍。”“日本在应用研究方面做得好，其电器、汽车等产品质量好的原因就是微电子即超大规模集成电路性能好。日本没有资源，必须靠技术领先，微电子技术成为日本70年代初经济腾飞的一个起点。日本1990年开始研究纳米技术，是发展纳米技术基础和应用研究最早的国家之一，也是纳米技术最早实现产业化的国家，出现了纳米洗衣机、纳米服装、纳米涂料等新产品，但尚处于起步阶段，还没形成大的社会变革。而美国的纳米技术主要运用在军事方面，将纳米涂料用在隐形飞机上，把雷达的电磁波和红外波吸收和反射掉，但就纳米产业而言，尚未形成。”根据德国科技部1996年调查，全球的纳米技术创造的产值在2010年将达到14400亿美元，而2000年这一数据仅500亿美元。这意味着在未来10年内，纳米技术的年产值将增加近30倍，这无疑是一块诱人的“超级蛋糕”。黄德欢认为，中国高新技术产业发展最大的弱点在于开发出来的东西离实际生产力太远。例如超大规模集成电路即半导体产业，开始于50、60年代，最后形成规模在70年代。中国的基础研究并不比其他国家落后，但在应用研究方面停滞不前，导致一步落后，步步落后。中国在微米技术上完全落后，几乎没有自主的知识产权，包括超大规模集成电路的生产线、芯片的设计，这也是发达国家与发展中国家的差别。“纳米技术的发展全世界同时起步，中国的基础研究已经落后了，但可以借助发达的通信技术，学习国外的文献资料，在人家的基础上往上做。在这同一起跑线上，如果中国能跟上，20年后就是发达国家，因为将来评判是否发达国家的标准是纳米技术，而不再是微米技术。关键在于能真正实现纳米技术的产业化，做出来的产品不比国外差。”“一方面，现在国内的纳米技术研究主要集中在纳米材料方面，像纳米电子学、纳米生物学和医学等重要领域的研究工作开展得十分有限。如果不及时采取措施，我中国的纳米技术可能又会像半导体产业一样，起步不晚，但最终又被远远抛在发达国家的后面。另一方面，不要炒作，要形成一种脚踏实地的观念。据说目前国内有几百个纳米材料生产厂，大学、科研院所在做纳米材料的基础研究，都还没有很好的成果，怎么可能有几百个企业在做产品呢？其实这些厂家绝大部分都是做超晶粉末，即微米粉末，把名一改，就成了纳米材料。而国内没有权威的检测机构，检测其产品是否达到纳米尺度。中国能否在未来的纳米产业市场分得应有的一份，取决于在这几年里能否对纳米技术的各个研究领域进行合理的布局，并做出自己有特色的产业来。” 在世界知识创新的中心的硅谷，拥有12项纳米技术研究专利的黄德欢正日益成为风险投资追逐的目标。在国内，他也与本地的VC进行了接洽，对于中美风险投资理念的差异感触颇深。“在硅谷，风险投资进入企业后并不参与管理，只在收购兼并和上市时提供充分的帮助。VC觉得对方有好的想法就可以投资，而中国的VC则要企业的产品中试已做完，正式批量生产或扩大生产时再投钱，没有风险的概念，其实是第二轮融资。这样的投资虽然风险低，但收益是有限的，因为等工厂正常运转再投资同样的资金所占的股权比例小。这也许是由于中国的国情，风险投资公司股东对于短期回报的要求高。”“在美国，VC投资的10个公司中有1个能上市，1.5个被收购，其余75是失败的。但这25的成功带来的收益远超过所有的投资。风险投资要允许失败，否则就没有成功。”（证券时报） 题头照片：1993年4月黄德欢博士与研究顾问，扫描隧道显微镜发明人之一，1986年诺贝尔物理奖获得者海恩里希罗勒尔（HeinrichRohrer）博士合影。 专业背景：上世纪80年代初浙江大学在国内理工校院中第一个开设“生理光学与视觉功能实验室”和“生理光学”课程，一时成为国内这一领域的交流中心，也有众多国外专家前来访问。这个实验室也培养了相关的硕士和博士，还有慕名而来进入“博士后流动站”的法国博士来研究视觉系统的电生理学（这位博士后现在美国担任教授职务）。 1955年暑假前，高等教育部有将光仪专业调入哈尔滨工业大学的计划，而哈工大的校长也及时到校与刘丹校长及何增禄教授等晤面。经多方面的研究和权衡得失，认为还是在浙大办此专业为宜，但浙大要为哈工大培养进修教师及分配第一届毕业生去哈工作。所以光仪专业迁哈之议，就此结束。 之后，浙大光仪系不仅接受哈工大的进修教师，也陆续接受许多大学和专业机构的来人进修。浙大开了中国光仪教育的先河。 1985年在光仪系全体教师共同努力下，经国家批准建立“光仪学科博士后流动站”，使我及时在预定离休之前招入博士后，一位是前述的法国博盖教授（或许这是浙大的第一个外国博士后），和另一位现在美国而荣任母校浙大客座教授的黄德欢教授。（浙大光电系教授董太和） 黄德欢博士，美籍华裔纳米科学家，毕业于哈尔滨工业大学（本科、硕士）和浙江大学（博士），现为美国斯坦福大学量子关联研究计划研究员、物理学终身教授。黄德欢博士是国际上著名的纳米电子学专家，他在基础研究;量子计算机研制中有关的单电子自旋的控制和精密测量应用研究:纳米超微颗粒的化学和物理方法的制备以及在现代工业中的应用方面,均有突出的成就.尤其在硅表面上操纵单个硅原子；在原子表面上加工出单个原子尺度的特殊结构;制备出原子级平滑的氢绝缘层;首次成功在硅的氢绝缘层表面上提取氢原子再放回该表面,得到了重新饱和表面上的硅悬链;做出了世界上最小的(单原子尺度)单电子晶体管的基础实验等方面工作处在世界的领先地位。是当今世界纳米技术研究学科的带头人（浙江纳米网2002-04-23）黄德欢博士曾在日本科学技术振兴事业团从事了近十年单原子操纵及单原子器件加工技术的研究，这项研究代表着划时代的纳米科学基础技术研究的前沿水平。黄德欢在这一领域已分别在日、美、德、英、法、荷等国申请了12项专利，发表了170多篇学术论文和国际会议报告。黄德欢博士是在世界上第一位成功操纵单一硅原子的科学家，可以说是纳米技术研究的先驱。黄德欢博士研究的纳米科学是一门集基础科学与应用科学于一体的新兴科学。它主要包括有纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等学科。纳米科学具有很深远的应用背景，它将促使现代科学技术从目前的微米尺度上升到纳米或原子尺度，并成为推动21世纪人类基础科学研究和产业技术革命的巨大动力。黄德欢出生在江西抚州市，父母都是教师。1980年考入江西省重点中学临川三中。他的理想是当个数学家和物理学家。从高中时起他就酷爱数学和物理，即使是在长达4年的农村生活中，他始终坚持在劳动之余学习数学、物理和英语。黄教授是恢复高考后的第一届大学生,失而复得的升学机会让他倍加珍惜大学里的读书时光,在哈尔滨工业大学4年本科和3年硕士研究生的生活中，黄德欢不仅出色地完成了工科系所规定的专业，而且自学完成了物理和数学系的专业课程。那时候,自修教室的灯不熄是没人会回寝室的,即使熄灯,也要等人来赶。1985年考入浙大研究生院,随路甬祥教授攻读博士学位。并进入浙江大学“光仪学科博士后流动站”（浙江大学“求是”网校友论坛）一、 突出成就1989年，黄德欢到日本通产省工业技术院做客座研究员，后又到日本科学技术振兴事业团做研究员，从事原子控制表面研究和量子波动研究。他的主要研究课题是利用扫描隧道显微镜（STM）从事单原子操纵和原子及纳米尺度器件的基础实验和研究。经过一年多的努力，黄德欢成功地制作出了供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及其相关的硬件和软件。利用它，人们可任意操纵物质表面上的单个原子并加工成特殊的单原子结构，从而为他以后的研究创造了良好的条件。8年来，经过无数个不眠之夜的奋斗，黄德欢在研究上取得了一个又一个的重大技术突破。1991年，他成功地在硅表面上操纵单个硅原子，并揭示了这种单原子操纵的机理是电场蒸发效应；1992年，他首次成功地连续移动硅表面上的单个原子，从而在原子表面上加工出了单原子尺度的特殊结构，如单原子线和单原子链等。这些硅原子结构至今依然是目前世界在硅表面上制作的最小结构；1993年，他首次成功地连续把单个硅原子施加到硅表面上的精确位置，并在表面上构成了新颖的单原子沉积特殊结构，如单原子链等。同年，他还首次连续成功地移走了施加到硅表面上的单个硅原子并保持硅表面上原有的原子结构不被破坏。同时，他还首次成功地连续用单个原子修补硅表面上的单原子缺陷。这些基础实验结果证明了利用单个原子存储信息的可能性。1994年，他首次成功地实现了单原子操纵的动态实时跟踪，制作出了单原子扫描隧道显微镜纳米探针，实现了单原子的点接触，并观测到在扫描隧道显微镜纳米探针和物质表面之间形成的纳米桥。与此同时，他还首次观测到纳米桥的延伸（达6纳米长）及最终断裂的动态过程；1995年，他成功地在硅表面上制备出原子级平滑的氢绝缘层，并在其表面上对单个氢原子进行了选择性脱附（即移动操纵），加工出硅二聚体原子链，这也是目前世界上最小的二聚体原子链结构；1996年，他首次成功地将从硅的氢绝缘表面上提取的氢原子重新放回到该表面上去，再次饱和表面上的硅悬键；1997年，他首次成功地实现了单原子的双隧道结，并成功地控制和观测到单个电子在此双隧道结中的传输过程，这是目前世界上在最小单位上（单原子尺度）进行的单电子晶体管基础实验。一系列的成功把黄德欢博士推上了纳米科学技术研究的最前沿，他成了受世人瞩目的专家。在硅谷，被誉为“科技新贵”的黄德欢可以说是家喻户晓。二、我是一个中国人黄德欢博士不仅是位学有所成的前沿科学研究者，也是极具孝心的儿子，他在INTENET上为其已过世的母亲创建了妈妈我们好想您纪念馆。他更是一位爱国学者。黄德欢博士虽身在海外，但他始终没有忘记养育和把他培养成才的祖国。黄德欢说：“无论我走到哪里，我都不会忘记我是一个中国人。正是祖国的培养为我今天的成功铺平了道路。”在留日学者中，黄德欢博士是卓有成就的一个。在驻日使馆组织的“留学生与祖国现代化座谈会”上，黄德欢的发言引人注目。他说，为祖国服务是每一个华夏子孙应尽的责任。要想真正为国家做点实事，一要有无私奉献的精神，二要有真才实干的本领。1993年8月，黄德欢博士到莫斯科出席第二届国际纳米科学技术大会，并应邀在大会上做主题报告。大会开幕那天，俄罗斯多名领导人也在主席台上就座。黄德欢讲演的第一句话是：“我来自日本，但我是一个中国人。”这句情不自禁的话语充分表达了作为一个中国人的自豪。他的讲演获得了极大成功。为了使祖国能在纳米科学这个21世纪最重要的研究领域里跟上国际最新研究发展水平，黄德欢博士一直在寻找报国的机会。1991年他在东京的一次国际会议上结识了中科院北京真空物理实验室的庞世瑾教授，此后他把已掌握的单原子操纵技术传授给了该实验室的研究人员，同时还将自己研制的供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及相关的硬件和软件提供给他们参考，还帮助从德国引进了一台超高真空扫描隧道显微镜设备。在他的帮助下，北京真空物理实验室得以迅速地实现了单原子操纵并取得了令人可喜的研究成果。1996年6月，黄德欢利用到中国科技大学讲学之机，与中国科学院院士、著名激光选键化学家朱清时教授进行了学术交流，并商定在科大合作进行“激光相干控制下的单原子操纵”基础研究。这是一项将激光相干控制与扫描隧道显微镜单原子操纵技术结合在一起的全新的基础研究，如获成功，人们不仅可以更加稳定地操纵单个原子，还能够进行“分子手术”，并制造出具有特殊功能的人造分子和纳米器件，从而使21世纪的物理和化学发生重大革新。为了支援这一研究，中国科技大学抽出巨资从德国购买设备，并抽调几名知名教授组成专题研究小组与黄合作。对此，黄德欢十分感动，他充满信心地表示，有国家的大力支持和中国科技大学的人才优势，该项研究一定会很快取得成果。（光明日报1998年03月28日）三、中国做纳米要脚踏实地随着纳指的一路下滑，网络已经风光不再，未来的热点是什么？纳米技术似乎正在悄悄浮出水面。纳米技术将主导科技浪潮。黄德欢博士告诉记者，单原子操纵技术研究已为未来制作单分子、单原子和单电子器件和大幅度提高信息存储量、为实施遗传工程学中生物大分子的单原子置换以及物种改良、为实现材料科学中的新原子结构材料研制等提供了大量的实验证明。“就像晶体管淘汰电子管一样，即将淘汰微米技术的是纳米技术，纳米比微米小一千倍，纳米技术成功以后，会被现在的微米技术逐步吸收。微米技术创造信息时代依靠的是微电子学技术，但其在21世纪到了极限，2010年是芯片技术发展的尽头。将来纳米技术中最重要的是纳米电子学，可以使计算机速度提高上亿倍。”“日本在应用研究方面做得好，其电器、汽车等产品质量好的原因就是微电子即超大规模集成电路性能好。日本没有资源，必须靠技术领先，微电子技术成为日本70年代初经济腾飞的一个起点。日本1990年开始研究纳米技术，是发展纳米技术基础和应用研究最早的国家之一，也是纳米技术最早实现产业化的国家，出现了纳米洗衣机、纳米服装、纳米涂料等新产品，但尚处于起步阶段，还没形成大的社会变革。而美国的纳米技术主要运用在军事方面，将纳米涂料用在隐形飞机上，把雷达的电磁波和红外波吸收和反射掉，但就纳米产业而言，尚未形成。”根据德国科技部1996年调查，全球的纳米技术创造的产值在2010年将达到14400亿美元，而2000年这一数据仅500亿美元。这意味着在未来10年内，纳米技术的年产值将增加近30倍，这无疑是一块诱人的“超级蛋糕”。黄德欢认为，中国高新技术产业发展最大的弱点在于开发出来的东西离实际生产力太远。例如超大规模集成电路即半导体产业，开始于50、60年代，最后形成规模在70年代。中国的基础研究并不比其他国家落后，但在应用研究方面停滞不前，导致一步落后，步步落后。中国在微米技术上完全落后，几乎没有自主的知识产权，包括超大规模集成电路的生产线、芯片的设计，这也是发达国家与发展中国家的差别。“纳米技术的发展全世界同时起步，中国的基础研究已经落后了，但可以借助发达的通信技术，学习国外的文献资料，在人家的基础上往上做。在这同一起跑线上，如果中国能跟上，20年后就是发达国家，因为将来评判是否发达国家的标准是纳米技术，而不再是微米技术。关键在于能真正实现纳米技术的产业化，做出来的产品不比国外差。”“一方面，现在国内的纳米技术研究主要集中在纳米材料方面，像纳米电子学、纳米生物学和医学等重要领域的研究工作开展得十分有限。如果不及时采取措施，我中国的纳米技术可能又会像半导体产业一样，起步不晚，但最终又被远远抛在发达国家的后面。另一方面，不要炒作，要形成一种脚踏实地的观念。据说目前国内有几百个纳米材料生产厂，大学、科研院所在做纳米材料的基础研究，都还没有很好的成果，怎么可能有几百个企业在做产品呢？其实这些厂家绝大部分都是做超晶粉末，即微米粉末，把名一改，就成了纳米材料。而国内没有权威的检测机构，检测其产品是否达到纳米尺度。中国能否在未来的纳米产业市场分得应有的一份，取决于在这几年里能否对纳米技术的各个研究领域进行合理的布局，并做出自己有特色的产业来。” 在世界知识创新的中心的硅谷，拥有12项纳米技术研究专利的黄德欢正日益成为风险投资追逐的目标。在国内，他也与本地的VC进行了接洽，对于中美风险投资理念的差异感触颇深。“在硅谷，风险投资进入企业后并不参与管理，只在收购兼并和上市时提供充分的帮助。VC觉得对方有好的想法就可以投资，而中国的VC则要企业的产品中试已做完，正式批量生产或扩大生产时再投钱，没有风险的概念，其实是第二轮融资。这样的投资虽然风险低，但收益是有限的，因为等工厂正常运转再投资同样的资金所占的股权比例小。这也许是由于中国的国情，风险投资公司股东对于短期回报的要求高。”“在美国，VC投资的10个公司中有1个能上市，1.5个被收购，其余75是失败的。但这25的成功带来的收益远超过所有的投资。风险投资要允许失败，否则就没有成功。”（证券时报） 题头照片：1993年4月黄德欢博士与研究顾问，扫描隧道显微镜发明人之一，1986年诺贝尔物理奖获得者海恩里希罗勒尔（HeinrichRohrer）博士合影。 专业背景：上世纪80年代初浙江大学在国内理工校院中第一个开设“生理光学与视觉功能实验室”和“生理光学”课程，一时成为国内这一领域的交流中心，也有众多国外专家前来访问。这个实验室也培养了相关的硕士和博士，还有慕名而来进入“博士后流动站”的法国博士来研究视觉系统的电生理学（这位博士后现在美国担任教授职务）。 1955年暑假前，高等教育部有将光仪专业调入哈尔滨工业大学的计划，而哈工大的校长也及时到校与刘丹校长及何增禄教授等晤面。经多方面的研究和权衡得失，认为还是在浙大办此专业为宜，但浙大要为哈工大培养进修教师及分配第一届毕业生去哈工作。所以光仪专业迁哈之议，就此结束。 之后，浙大光仪系不仅接受哈工大的进修教师，也陆续接受许多大学和专业机构的来人进修。浙大开了中国光仪教育的先河。 1985年在光仪系全体教师共同努力下，经国家批准建立“光仪学科博士后流动站”，使我及时在预定离休之前招入博士后，一位是前述的法国博盖教授（或许这是浙大的第一个外国博士后），和另一位现在美国而荣任母校浙大客座教授的黄德欢教授。（浙大光电系教授董太和） 信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。纳米是一个长度计量单位，它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内，通过操纵原子、分子、原子团和分子团，使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化，使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性，制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小，一般的显微镜是不能观察到的，所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后，才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式，实现生产方式的飞跃， 是新工业革命的核心。纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说，七十年代搞微米技术的国 家，现在已成为发达国家;现在从事纳米技术研究的国家，将是二 十一世纪的先进国家。纳米材料粒度非常微小，具有良好的表面效应，一克纳米材料的表 面积达到几百平方米，因此用纳米材料制成的产品，其强度、柔韧 度、延展性都十分优越，就象一种有成千上万对脚的毛毛虫，当它 吸附在光滑的玻璃面上时，由于接触面积大，12级台风也吹不掉 它。因此，在化纤中加入少量的金属纳米颗粒，就可摆脱磨擦引起的静电现象;在食品中采用纳米技术，可提高肠胃的吸收功能;在 涂料中运用纳米技术，可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次，老化时间延长两倍多;许多化妆品因为加入纳米微粒， 而具备防紫外线功能;利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎;利用纳米粉末，可使废水变清。另外，纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管，是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管，管的直径一般为几个纳米到几十纳米，管壁厚度仅几个纳米，象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来，才有人的一根头发丝那么宽，长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管的韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍，比重只有钢的1/6，称之 为未来的超级纤维，成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能，并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻，将在纳米电子学中扮演极重要角色，并引发计算机行业的革命。不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本，不但体积小，重量轻，而且显示质量好，从-4580皆能正常工 作，而耗电只有现在的显示器的1%。 另外，作为纳米技术的应用之一，在我国西安已研制出的“纳米服 装”，不仅能阻隔95%以上的紫外线，还能阻隔同量的电磁波，且无毒、无刺激，不受洗涤、着色、磨损的影响，能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机，就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生，无论使用多长时间，都能够保持“净水洗涤”的状态。目前，纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想，能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能，从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能，减少电缆的外径，减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点，制成超细电磁线，使微型 电机的体积象米粒那样大，甚至更小。现在“纳米热”已遍及全球，从大西洋到太平洋，从日本到欧洲，各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话，提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”，投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元，预计到2010年，市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线，以此为基础的企业已达100多家。预计在今后二、三十年内，它将远远超过计算机工业，并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境，从而引起二十一世纪的又一次产业革命。我们知道，微米尺度的加工和结构材料是当代微电子工业的支柱，而纳米技术（包括制备和加工等）和纳米材料将成为下一代微电子学器件的基础。在纳米科技发展中，纳米材料是它的前导。纳米材料集中体现了小尺寸、复杂构型、高集成度和强相互作用以及高比表面积等现代科学技术发展的特点，其中最应该指出的是纳米材料是将量子力学效应工程化或技术化的最好场合之一，会产生全新的物理化学现象。 在进入21世纪之际，人们期望科学技术的发展能对社会的发展、生存环境的改善及人类健康的保障都做出更大的贡献。在新的世纪里，信息科学技术、生命科学技术和纳米科学技术将是科学技术发展的三个主要领域，它们的发展将使人类社会环境、生存环境和科学技术本身变得更加美好。 纳米抗血栓中药 用亲脂型二元纳米协同界面包覆的中药成分将使人类健康的头号威胁?心脑血管疾病得到更加有效的治疗，并将使中国文明的重要组成部分?中药走向世界。因为这样的纳米中药将具有普通中药数百万倍的物理活性（治疗效果），可以畅通无阻地到达因脂肪堆积而造成的血管栓塞和组织病变部位，并因亲和而与脂肪溶合，同时释放出治疗的有效成分，从而使药物的靶向性提高数百万倍。 纳米孔膜 利用二元协同纳米界面技术平台制备的纳米孔膜，将彻底解决油漆、涂料的潮解脱落问题，并可方便地大规模生产带有呼吸作用的纳米防水涂料和带有反渗析作用的纳米超滤膜，这将给人类的日常生活，甚至给海水淡化技术带来革命性变化，从根本上解决人类日益严重的缺水问题。 纳米修复材料 利用纳米技术还可以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作生物材料和仿生材料，并能在材料破坏过程中进行纳米级的损伤诊断和修复。目前，纳米材料在仪器、化妆品、医药、印刷、造纸、电子、通信、建筑及军事等方面都得到越来越多的应用。 纳米自洁表面处理和涂料 如果将透明、疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或瓷砖、玻璃上，大楼就不会被空气中的油污弄脏，瓷砖和玻璃也因不会沾上水蒸气而永远透明。任何粘在表面上的物质，经阳光的照射，都会在纳米涂料的催化作用下，变成可以蒸发的气体或者容易被擦掉的物质，建筑物不再总是脏乎乎的，家庭里的卫浴设备也不必每天清洗了。将这种纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服不会沾上灰尘，省去不少洗衣服的麻烦。氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色。平常人们戴的变色镜的变色速度较慢，用纳米材料做成的变色镜就不一样了，变色速度很快，用它做士兵的防护激光镜是再好不过了。 新型纳米光源和太阳能转换器 用纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下，会变得更加绚丽多彩。半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光，可以做成超小型激光光源，它还可以吸收太阳光中的光能，把它们直接变成电能。这种技术一旦实现，太阳能汽车、太阳能住宅就会成为现实，到那时，人们居住的环境将更加美丽，空气更加清新。 纳米传感器 半导体纳米材料做成的各种传感器可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米传感系统能进行病症的早期诊断，利用纳米材料还能制作耐用且人体友好的人工组织和器官、复明和复聪器件，提高病人的生活质量。 纳米导向药物和皮肤护理保健品 如果在人体外部加以导向，可利用纳米药物阻断毛细血管来饿死癌细胞，药物治疗的效果会大大提高。纳米颗粒还可以用于人体的细胞分离或细胞染色，也可以用来携带DNA进行基因缺陷治疗。如果把纳米药物做成膏药贴在患处，药物可以通过皮肤直接被吸收，而无须针管注射，少去了注射的感染。把不容易被人体吸收的药物或食品，如维生素等做成纳米粉或纳米粉的悬浮液，这种就极易被人体吸收。 纳米加工技术 为了纳米科学研究及其成果的应用，首先要能按照人们的意愿在纳米尺度上对材料进行自由地剪裁和安排，这一技术被称为纳米加工技术。实际上，一方面纳米加工技术是纳米材料应用的重要基础，另一方面纳米加工技术中也包含了许多人们尚未认识清楚的纳米科学问题。比如说，在一个粗细为几纳米的孔或线里，原子的扩散就与宏观世界里的扩散大不一样。一般而言，原子运动的自由程为几个微米。在这个长度上，原子发生碰撞、进行热扩散的作用可忽略不计。可是在纳米孔或线内，原子的扩散主要是靠与孔壁的碰撞来完成的。再举一个例子，一般认为物体之间相互运动时的摩擦力主要来源于物体表面的不平整性，即物体表面越光滑，它们之间的摩擦力越小。在纳米世界里，材料表面很小，相互之间距离很近，以至于两块材料表面上的原子会发生化学键合而产生对相互运动的阻力。因此，在纳米世界内，所有的加工技术都必须在原子尺寸的层面上考虑。 纳米电子元器件 纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起，它具有芯片的功能，又可以探测到电磁波、光波（包括可见光、红外线和紫外线等）信号，同时还能执行电脑的指令。如果将这一集成器件安装在卫星上，可以使卫星的重量大大减小。当前人们已经在考虑用“小鸟”卫星部分地代替现有的卫星系统。如果在卫星上用纳米集成器件，“小鸟”卫星将更小，更容易发射，成本也更低。 纳米碳管的应用 各国科学家正在努力研究的碳纳米管是一种非常独特的材料。它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几到几十个纳米。 这样的材料很轻，但是很结实。它的密度是钢的1/6而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球上挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球到月球的电梯，人们到月球定居就很容易了。纳米管的细尖极易发射电子，用于做电子枪，可以制成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业新的方向。 纳米材料超高物理活性应用 想像一下只包含几百个或几千个原子、分子的“纳米颗粒”，按照一般的经验，原子与原子之间的距离为0.2纳米左右，由此可以估计出在尺寸为1纳米的立方体“颗粒”中，每一边上只能排列5个原子，总体可容纳125个原子，但是其中有98个原子在表面上。我们知道，表面上的原子只受到来自内部一侧的原子的作用。因此，它们很容易与外界的气体、流体甚至固体的原子发生反应，也就是说十分活泼。实验发现，如果将金属铜或铝做成几个纳米的颗粒，一遇到空气就会燃烧、发生爆炸。有人认为用纳米颗粒的粉体做成火箭的固体燃料将会有更大的推力，可以用做新型火箭的固体燃料，也可用做烈性炸药。另外，用纳米金属颗粒粉体做催化剂，可加快化学反应过程，大大提高化工合成的出产率。 纳米高强度材料 如果把金属纳米材料颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性。人们幻想在下一个世纪，总有一天会制造出如此神奇性质的纳米钢材和纳米铝材。用这种材料制造汽车、飞机或轮船，会使它们的重量减少到110。到那时，一辆摩托车的重量会变成只有2030千克。人们日常生活中最常用的陶瓷材料具有硬而脆的特点。硬是指它可以当做刀具用来切削金属，脆是指它经不住冲击。陶瓷的另一个长处是耐高温，在10000的高温下也不变形。现在，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷已经表现出一定的塑性。这个问题一旦被彻底解决，会在汽车发动机上大显身手，彻底甩掉发动机的冷却系统，使发动机工作在更高的温度下，汽车将跑得更快、飞机会飞得更高。 纳米单电子元器件 把自由运动的电子囚禁在一个小的纳米颗粒内，或者在一根非常细的短金属线内，线的宽度只有几个纳米，就会发生十分奇妙的事情。由于颗粒内的电子运动受到限制，原来可以在费米动量以下连续具有任意动量的电子状态，变成只能具有某一动量值，也就是电子动量或能量被量子化了。自由电子能量量子化的最直接结果表现为，在金属颗粒的两端加上电压，当电压合适时，金属颗粒导电；而电压不合适时，金属颗粒不导电。这样一来，原来在宏观世界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界就不再成立了。还有一种奇怪的现象，当金属纳米颗粒从外电路得到一个额外的电子时，金属颗粒具有了负电性，它的库仑力足以排斥下一个电子从外电路进入金属颗粒内，这就切断了电流的连续性，这使人们联想到是否可以发明用一个电子来控制的电子器件，所谓单电子器件。单电子器件的尺寸很小，一旦实现，把它们集成起来做成电脑芯片，电脑的容量和计算速度将提高上百万倍。 纳米激光器和高密度信息存储器 实际上，被囚禁的电子并不那么“老实”。按照量子力学的规律，有时它可以穿过“监狱”的“墙壁”逃逸出来，这种现象一方面预示着在新一代芯片中的逻辑单元将不用连线而相关联，因而需要新的设计才能使单电子器件变成集成电