纳米技术研究“静悄悄”

自人类社会进入20世纪80年代以来，科学技术突飞猛进。纳米技术已经出现，并在被视为“发明之母”和“工业谷物”的新材料领域变得极其活跃。20世纪90年代，纳米技术研究在全球兴起。此后，科学家们开始了材料的微观结构设计，并在微观结构层次、原子和分子层次以及电子层次开展了新材料的研究和开发。“物质革命”进入了一个新的时期。

21世纪初，世界上对纳米技术的研究方兴未艾。一些成熟的技术已经开始在当地应用于航空航天、微电子、医学和卫生领域。2002年，世界纳米技术研究进展平稳，取得了令人鼓舞的成果。

碳纳米管仍然是一个大话题。

纵观2002年世界纳米技术的研究现状，可以看出碳纳米管仍然是研究的重点。近年来，碳纳米管具有许多独特的性质，受到科学界的广泛青睐。然而，通过传统方法制造的碳纳米管束的长度通常只有几十微米，并且其应用和发展受到限制。然而，中国清华大学和伦斯勒理工学院的合作研究取得了突破性进展。科学家用简单的方法合成了由单层碳纳米管组成的厘米级碳纳米管束。这是2002年来自碳纳米管研究领域的一个受欢迎的消息。

中美科学家制造的碳纳米管束可以达到20厘米长，类似于人的头发。此前，科学家们使用了一些复杂的方法来制造碳纳米管束，但是它们的长度非常有限。中美科学家已经改进了碳纳米管合成中常用的化学气相沉积方法。在化学气相沉积过程中加入氢气和另一种含硫化合物后，不仅产生更长的碳纳米管束，而且这些碳纳米管束可以通过单层碳纳米管的自组装而规则排列和形成。科学家评论说，新方法作为一种更简单的替代工艺，也可以用来生产高纯度的单层碳纳米管材料。

莱斯大学教授、诺贝尔化学奖获得者理查德？斯马利发现碳纳米管在特定条件下具有发射荧光的特性。这也是碳纳米管告诉人们的一项新“技能”。

在他们的研究中，smalley和他的同事用高频声波轰击大量的碳纳米管，将它们分离成单个的碳纳米管。随后的实验表明，这些单个的碳纳米管可以吸收和发射近红外波段的荧光。科学家在世界上第一次只在独立的单层碳纳米管中观察到荧光。

清华大学博士生姜凯力等人成功地从数百微米长的碳纳米管阵列中“拉出”了一根30厘米长的碳纳米管线。这个过程非常像从蚕茧中提取蚕丝，蚕茧是碳纳米管阵列。据估计，在一平方厘米的碳纳米管阵列上，可以拉出10米的纳米管。

姜凯力等人开发的碳纳米管线是一种良好的导体。碳纳米管线缠绕在两个金属电极之间形成碳纳米管丝，当在两个电极之间施加直流电压时，碳纳米管线发出白炽灯光；如果碳纳米管线平行排列，则形成偏振板，并且可以产生偏振光。偏振器可以在紫外区工作，甚至可以在波长为几十纳米的真空紫外区工作。这是中国研究人员在2002年世界碳纳米管研究中的又一经典工作。

科学家们一直希望碳纳米管可以用来制造更好的碳纤维材料，对单个碳纳米管的测试也表明，它比通常用来制造赛车和网球拍的碳纤维更强。然而，由大量碳纳米管制造超硬材料的尝试并不十分成功，因为如果将它们与像普通碳纤维一样的聚合物混合，碳纳米管很容易聚集成无用的团块，并且不能发挥其优越的性能。

美国俄克拉荷马州立大学的研究实现了科学家们的上述夙愿。他们发现，由一层碳纳米管和一层聚合物层层叠加而成的“夹心饼干型碳纳米管”具有超强硬度，可与超硬陶瓷材料相媲美。科学家们将材料交替浸入碳纳米管和聚合物溶液的“水溶液”中，使材料表面交替生成碳纳米管和具有单分子层的聚合物。这样，避免了碳纳米管的聚集问题，并且硬度进一步提高。这是科学家在2002年碳纳米管研究中带给人们的另一个快乐。

此外，由两种原子组成的氧化铝纳米管、纳米银杀菌涂料、俄罗斯开发的纳米粒子炸药、碳纳米管温度计、日本开发的超细硅丝、美国开发的原子级纳米晶体管、原子级硅存储材料、可开关纳米电机以及各种碳纳米管光谱的精确测量等。，都从不同方面展示了2002年纳米技术研发的进展。

聚焦日本，聚焦欧盟

日本作为一个科技大国，自20世纪80年代以来一直重视纳米技术的研究，并在这一领域具有一定的优势。在*的指导下，日本工业也喜欢纳米技术，并认识到纳米技术对于发展小型化和高性能产品以及在未来的国际竞争中立于不败之地是不可或缺的。

根据调查，日本271家主要企业已经开始纳米技术研究。目前，日本企业正在纳米技术研究上投入大量资金。2002年，这271家企业中有99家在纳米技术研究上花费了327亿日元。明年，这99家企业的投资将比今年增加24%。

日本企业在发展纳米技术方面有一个共同的特点，那就是根据各自的优势制定发展战略。一些人希望与大学和研究机构联手，一些人希望引进技术，一些人希望*资助纳米技术研究，并将其列为生产和学习官员的联合项目。

日本还利用其资金和设备优势，在纳米技术研究领域开展广泛的国际合作，并共同应对关键研究课题。最近，日本纳米专家远藤信行等人与来自美国12家科研机构的13名专家组成了一个研究小组，利用最好的超级计算机来分析最有前途、最实用的纳米管性能，以便尽快开发出超高速、低功耗的纳米管半导体器件。

目前，日本已经能够生产各种纳米管，其中一些已经达到大规模生产的水平。据专家估计，到2010年，一个比现在大30倍的大容量光传输系统可以投入使用。2012年将不会有不痛的注射器问世。到2014年，燃料电池目前的成本只有十分之一能够普及。2022年，一台以蛋白质和DNA为组件的计算机可以诞生。专家预测，到2010年，*内市场纳米产品的产值将达到10万亿日元。

欧盟发出的一个重要信号是，欧盟各国将联合开发纳米技术。欧盟委员会(European Commission月7日在布鲁塞尔发布新闻稿，称欧盟将于2003年建立纳米技术产业平台，以促进纳米技术在欧盟成员国的应用。

欧盟委员会指出，建立纳米技术产业平台的目的是让工程师、材料科学家、医学研究人员、生物学家、物理学家和化学家共同努力，将纳米技术应用于信息技术、化妆品、化学品和运输领域，以生产更清洁、更安全、更耐用和更“智能”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。

据欧洲委员会科研委员菲利普？比斯坎透露，欧盟计划在2003年至2006年间投资7亿欧元用于纳米技术的研发。目前，欧盟的研究项目相对分散，尚未形成规模。欧盟希望通过建立纳米技术产业平台和增加纳米技术研究投资，尽快赶上美国的纳米技术水平。