只有创新，才能发展。新材料一如既往地成为今年各国争相研究的重点。其中纳米材料为重中之重，纳米激光器、超微型电机、可控纳米马达、支撑蛋白质的纳米级脚手架和金属线等重大成果接连问世。在创造及预测纳米技术美好前景的同时，科学家开始关注纳米技术可能带来的潜在危害，并告诫人们不要将纳米技术“妖魔化”，以免使科技发展受阻。

　　投资持续加大政策不断加强

　　面对一浪高过一浪的纳米技术研发热潮，各国政府无不加大研究力度和增加投资。2003年全球在纳米研究方面共投入30亿美元。

　　美国始终把纳米技术研发作为重点。自2001年以来，政府对纳米研发的投入增加了83％，2004财政年度的研发预算近8.5亿美元，比上一财年增加10％。布什总统12月3日签署了《21世纪纳米技术研究开发法案》，批准从2005财政年度开始的4年中投入约37亿美元，促进纳米技术的研究开发。

　　法国虽受经济实力所限，投入不如美国和日本，但政府对纳米技术的支持有增无减，尤其从今年开始实施国家纳米科技投资3年计划：2003至2005年投入5000万欧元用于纳米科学基础研究；建立5个纳米技术研究中心和“国家微米和纳米研究网络”项目；促进纳米技术研究成果向中小企业与新兴企业转化。法国近10年来最大的工业投资项目———法国最大电子纳米技术中心“联盟－克洛尔2”2月27日正式启动，主要任务是生产新一代电子芯片，将是世界规模最大的纳米芯片生产中心。

　　欧盟计划2002年至2006年为纳米技术研究拨款13亿欧元，英国将在今后6年内拨款9000万英镑，支持企业和大学商用纳米技术开发，并期望藉此吸引2亿英镑的额外投资，为大学与企业联手进入超小型设备领域提供资金。

　　加拿大国家研究委员会今年5月和加拿大13家公司合作，计划每年投入30万加元，共同开发基于纳米材料的聚合物。这是加拿大首个由多方参与的纳米联合研究计划。

　　德国联邦教研部批准对纳米技术能力中心的投资，以建立更强大的跨学科合作网络，在促进纳米领域内跨学科研究方面发挥催化器作用。

　　韩国计划在2007年前，投资1000亿韩元建立新的“纳米技术研究中心”，实现大学与企业的密切合作，将目前科研机构和企业各自独立开展的纳米项目、纳米研究设施整合在一起，并计划在2010年前在纳米领域投资2.04兆韩元。

　　在政策方面，各国也有新举措。

　　美国今年继续加大执行“国家纳米计划”的力度，制定了新的战略目标：到2010年培养80万真正懂纳米科技的人才，确保美国在21世纪占据纳米领域的领先地位。今年提出的优先项目包括：纳米材料科学及与医疗保健、本土安全和能源相关项目，特别是配合氢能源经济的纳米储存氢能技术。5月22日，麻省理工学院与美国陆军合办的“纳米科技战士”研究所未来战士模拟中心正式“亮相”，公布了纳米科技战士研发计划，研究方向是开发具有隐形、导电、自动疗伤等多种神奇功能的21世纪的战场装甲，研究重点是能够在战场上保护士兵或为其提供医疗救助的材料和设备。其研究范围包括七个领域：能量吸收材料、机械活动材料、检测化学或生物攻击的传感器、医疗设备、纳米材料制造技术、纳米技术集成、模型制造和模拟。美国有很多纳米科研项目，但如此严密的打造纳米战士的计划还是第一个。

　　德国联邦教研部积极探索公共研究与工业界战略需求的一致性，促进纳米技术在医学、电子、汽车制造等领域的运用。此外，德国政府支持建立纳米技术应用标准，把握欧洲巨大市场潜在商机，积极建立与欧洲其他国家的经济战略联盟。

　　日本10月成立了有268家大型企业参加的纳米技术商务推进协会，促进纳米技术研究成果尽早实用化。从明年开始，经济产业省所属研究机构将向这些企业展示纳米技术、提供纳米材料样品，让企业能尽快拿出纳米技术产品。

　　技术频频出彩材料屡屡出新

　　新年伊始，美国纳米研究就来了个开门红。于1月16日宣布研制出比头发丝还细千倍，可自动调控开关的世界首个纳米激光器。将其安装在微芯片上，能提高计算机信息存储量，加速信息技术的集成化发展，在电信、生物、医药等领域有广阔的应用前景。

　　日本科学家在12月6日说，他们发现，当降到极端低温时，非常接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大，变成绝缘体，与普通金属的

　　表现截然相反，从而证实了日本诺贝尔物理学奖获得者朝永振一郎关于一维金属的电阻在极端低温状态下急剧增大的“朝永理论”。这一发现为发展纳米技术提供了新思路，可在此基础上开发超微半导体等新产品。

　　就整体而言，美国纳米科技依然引领全球，硕果累累，获得多项世界级的重大成果。

　　在纳米基础研究方面，发现碳纳米管理想的吸收与发散光波特性，可望使量子密码技术以及单分子传感器变成现实；利用自行组装的DNA分子作为建筑材料，建造了支撑蛋白质的纳米级脚手架和金属线，直径只有数十亿分之一米，这是在纳米级合成方面取得的重要成就，可能由此开发可编程的分子级传感器或电路。在世界上首次得到具有压电效应的半导体纳米带结构———实现纳米尺度上机电耦合的关键材料，可用来设计研制各种纳米传感器、执行器，以及共振耦合器，甚至纳米压电马达，在微／纳米机电系统有重要应用价值。

　　在纳米材料应用领域，特别是在电子元器件、微机械系统方面收获更多，出现可控纳米马达、纳米电动机、纳米激光器、纳米弹簧等成果。开发出的可控纳米马达由一种自旋蛋白质片断制成，宽度仅为11纳米，可在未来用于驱动诸如药物递送系统等纳米机械。用多层碳纳米管制做的世界最小电动机的直径约为500纳米，比头发丝还细300倍，能在电压驱动下转动，对温度和化学条件要求宽松，甚至在真空中也能运转，有很大应用潜力，可广泛用于光学开关等领域，为发动机运转带来全新含义。

　　在电子元器件方面，研制出以碳纳米管为导电通路的场效晶体管及逻辑电路，为计算机电路纳米化提供了一线曙光。制造出电子流动性比现有半导体材料高25％、比硅晶体管高70％的碳纳米管晶体管，向让纳米管成为新一代功能更强大尺寸更小的电子产品迈出重要一步，由此发现半导体碳纳米管在室温下传输电流的能力好于任何已知的其它物质，用它可造出比以往更好的晶体管，这一发现是纳米管能够成为新一代功能强大的电子产品基础的最新证据。开发出由单分子碳纳米管构成的世界最小发光元件，直径1.4纳米，可发出波长1.5μm的光，是分子元件研究领域的重大进展，将推动碳纳米管在纳米级电子工程学和光元件领域的应用研究，有可能在电子和光电子领域开辟新的应用前景。它实现了芯片产业“光电合一”的梦想，表明纳米管能与目前的硅电路结合，有可能促使纳米管在2015年前在商业芯片上获得应用。

　　纳米在能源应用成为新的关注点，纳米储氢技术已成为重点项目，注重寻找可能用于储氢的纳米材料纤维，有关实验室已将储氢纤维做到平均直径在35纳米的水平。

　　与此同时，美国的纳米应用研究还出现不少热点。医学领域的热点为纳米医药机器人、纳米定向药物载体、纳米在基因工程蛋白质合成中的应用等具有潜力的应用方向；微电子及信息技术领域应用方面的开发热点包括导电聚合物在信息技术领域的应用、纳米电子元器件FET二极管、用于感应器的电子序列、纳米传感器等。在化学工业上，应用的开发热点是利用纳米材料提高催化剂的效能问题，包括用于燃料电池的催化剂等。

　　其他国家也获得不少重大成果：

　　以色列科学家利用生物自组装技术和碳纳米管的电子特性，首次在DNA上制造出纳米晶体管，说明利用生物技术制造无机物器件是可能的。以色列特拉维夫大学采用一种综合生物技术和无机化学的办法，制备出了银纳米导线，可作为稳定的生物传感器和芯片的电流导体。这是世界首次人工合成的离散而又均匀的纳米导线。

　　日本名古屋大学研制出一种外层为半导体，内层为导体的双层纳米管，可作为微电子元件的配线用于薄形装置的关键部位，根据需要发挥不同的导电性能，在超小型精密器械制造等对导电性能要求高的领域将大有用武之地。日本信州大学研制成功目前世界最小的碳纳米管，直径只有0.4纳米，这种纳米管可在分子等级上与树胶混合形成高强度树胶，用于制作小型精密机械用树胶齿轮。日本NEC研制出世界最小晶体管，长度为5纳米，比最小的病毒还要小2倍，打破了IBM公司2002年12月研制出长度仅为6纳米的晶体管的世界记录。

　　法国国家科研中心利用粉末冶金制成机械特性奇佳，平均体积仅为80纳米的纯纳米晶体铜，强度不仅比普通铜高3倍，而且形变非常均匀，没有明显的区域性变窄现象，这是科学家首次获得和观察到具有完美弹塑性的物质，为制造常温下的弹性物质开辟了光明前景。

　　英国谢菲尔德大学和美国同行合作，通过模拟细胞自我组装机制，使一种树状有机分子自我组装成以前从未在有机分子中发现过，含25万个原子的晶格单元，其截面约为20×20纳米。这些晶格单元如同微型积木，由它构建的纳米晶体结构比普通的液晶晶格结构更大更复杂，可用于制造各种分子电子学和光学材料。这是目前能够得到的最为复杂的可自我组合的超分子结构，也是光子晶体材料研制领域首次在原子级精确度上获取的纳米级结构。

　　大规模生产有谱 常温制造有戏

　　纳米管的生产制造技术始终是热点，因为只有实现低成本大批量生产，才谈得上实际应用。今年碳纳米管的生产技术出现不少重大进展。

　　俄罗斯科学家成功研制出能够不间断地生产碳纳米管的技术装置，生产能力达到每小时10克，是碳纳米管生产技术的重大突破。俄科学家还研制出一种碳纳米管生产新方法：将酒精和甘油的混合物喷射到被加热至2000度—3000度的石墨棒上，制出厚度为30纳米—150纳米的碳纤维和厚度为20纳米—50纳米，长度能达到几米的碳纳米管，后者可用于生产连接地球和月球之间的运输线。

　　韩国汉城大学则利用碳纳米管具有亲水性，能自动聚集的特性，在世界上首次成功开发出一种高密度碳纳米管批量生产技术，可同时生产数百万个碳纳米管，预计今后5至10年将实现商用化。

　　德国科学家利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离，解决了纳米材料制作生产面临的各种纳米结构混杂在一起无法分开的难题。

　　俄罗斯和德国研究人员正在合作开发在低温条件下大量合成纳米管的新方法，发现将聚乙烯醇和氯化铜混合物在250摄氏度的空气中加热3小时，可获得直径为20至60纳米的纳米管。这种纳米管具有多层结构，并能形成特殊的网状，里面填充有铜以及铜和碳、氯的化合物等导电物质，可应用于微电子学研究领域。

　　法国科学家用超高真空掠入射小角X射线散射装置实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位进行实时监测。

　　墨西哥国立自治大学应用物理和高科技中心从墨西哥东南部油田提取的多份原油样品中发现碳纳米管，强度是钢的100多倍，每桶原油可分离出2克。这是世界上首次在原油中发现天然碳纳米管。埃克森－美孚石油公司、壳牌石油公司已经在同墨方接触，探讨利用原油工业化生产碳纳米管的可能性。

　　科学家还开发出了制造其他形式的纳米材料的新技术和新工艺。美国加州大学用上万亿根直径约50纳米的银纳米线制成约20平方厘米的银纳米线薄膜，并以此为关键元器件，研制出可检测出痕量危险化学制品的新型探测装置，在化学武器和生物武器检测、国家安全和全球安全以及医学测试上具有重要应用价值。美国加州大学还制出了可用于制作小型电子装置元器件的硅纳米线薄膜，并首次发现，这种高性能硅纳米线薄膜可紧紧附着在玻璃和塑料表面，可被弯曲或改造成各种形状但不影响其性能，很可能会为更经济、更轻便、功能更强大的下一代电子设备铺平道路，可作为高效计算机芯片的元器件，还可制作彩色光学显示器的发光器件，制造装有显示器和微电脑的隐形眼镜等。这种把纳米导线大规模聚集在一起制成纳米线薄膜的技术，将在纳米科技领域产生重大冲击。

　　治癌用“子弹”疗伤裹绷带

　　纳米材料在医学领域的应用也获得可喜进展。

　　德国与美国在利用纳米颗粒，对癌变组织进行加热，达到摧毁肿瘤目的的全新“纳米热疗克癌法”上各有建树，并在动物试验中取得成功。德国柏林夏里特医院采用的“子弹”是含有氧化铁的磁性纳米微粒，通过外加磁场对注入肿瘤的纳米微粒进行加热，癌变组织也因此被“加热”，从而抑制肿瘤细胞的活性。在加热到47摄氏度以上高温时，病人体内直径小于5厘米的肿瘤可以被“粉碎”；美国赖斯大学则设计制造出可寻找和杀死恶性肿瘤细胞的镀金纳米子弹，可被注射到血管中，顺着血流探寻和发现癌细胞。再用近红外线照射，使纳米子弹开始升温，导致癌细胞被热死。对无法进行手术切除的恶性肿瘤来说，定点“爆破”可能是最有效的武器，发展前景十分乐观。

　　日本科学家也实现利用纳米颗粒对体内器官给药，利用电流脉冲将基因或蛋白质插入表面“印”有蛋白质“地址”的纳米颗粒，将其注射到实验鼠体内，使颗粒有效抵达肝脏细胞并释放所携基因。这种新技术有望用来为肝脏运送基因或药物，在应用对症的基因或药物治疗各种肝病时发挥作用。

　　美国弗吉尼亚大学用比发丝还细1000倍的血液纤维蛋白原研制出最终可被人体自然降解的纳米止血绷带，不仅能快速止血，还能促进伤口自然愈合。现已制造出各种尺寸的止血绷带，小到划伤，大到枪伤，都有望一贴见效。

　　美国德克萨斯大学则用碳纳米管拉制出长达100米，韧性是蜘蛛丝的4倍，钢丝的20倍的可导电碳纳米管超强合成纤维，进而织出了碳纳米管布料。这一新发展向利用碳纳米管纺线织布，裁剪缝制出可充当电池和传感器的“聪明”服迈出了一大步。

　　危险不容忽视安全提上日程

　　在全球纳米研究不断升温的同时，有专家提醒，不能忽视纳米技术发展可能出现的负效应。

　　今年3月，科学家在美国化学会年会上报告了纳米颗粒对生物可能产生的危害。纽约罗切斯特大学发现，让实验大鼠暴露在含有直径20纳米的“特氟龙”塑料（聚四氟乙烯）颗粒的空气中15分钟，它们大多数在4小时之内死亡。而暴露在直径120纳米颗粒中的对照组则安然无恙。杜邦公司和约翰逊宇航中心也发现，吸入单层碳纳米管能导致实验动物肺部产生肉芽瘤，而肉芽瘤是肺结核病的典型特征。

　　影响最大的呼声是绿色和平组织委托英国帝国理工学院所作的报告《未来的技术，今天的选择》。报告归纳了近期对纳米技术可能危害的分析，指出纳米粒子及纳米产品可能包含科学家还未充分了解的全新污染物。

　　但目前对纳米材料安全性的研究还处在非常早期的阶段，一些国家政府或科学管理部门对纳米技术的安全问题开始表示关注：英国政府要求皇家学会评估纳米技术的安全问题，美国国会也在讨论纳米技术管制法案，美国国家自然科学基金会已拨出200万美元资助科学家对纳米技术的社会后果进行研究，美国环保署今年也得到了600万美元专项经费，用以研究纳米材料对环境的影响。《自然》杂志则呼吁科学家坦诚参与争论，不要重蹈转基因作物的覆辙。

　　此外，反科学组织把目标转向纳米技术也引起科学界的担忧。转基因食品在英国等欧洲国家被妖魔化，可以看作纳米技术的前车之鉴。