日本纳米技术的研究历史及发展现状

newmaker

欢迎访问e展厅 展厅 11 纳米材料/工业陶瓷展厅 空心微珠, 金刚石微粉, 纳米金, 纳米铂金, 纳米铜, ... 发展历史 日本是开展纳米技术基础和应用研究最早的国家。早在1981年，日本科学技术厅（现改为文部科学省）就推出了“先进技术的探索研究计划”（Exploratory Research for Advanced Technology,ERATO），每年启动4个ERATO基础研究项目，每个项目实施5年，研究内容绝大部分是纳米技术的前沿课题，如纳米电子学、纳米材料学、纳米分子学、纳米加工和纳米结构等研究领域的课题。ERATO研究计划在经费和人员配置方面得到有效保障。每个ERATO研究项目的经费为20亿日元（约2000万美元），直接从日本政府当年的预算中支出，不受外界经济波动的影响。在人员配置上组成三个研究小组，每个小组有4-5名研究员，同时聘有世界一流的科学家作为它们的研究顾问，许多诺贝尔奖获得者都曾先后成为ERATO研究计划的研究顾问。迄今，ERATO研究计划已取得了许多世界一流的首创性研究成果，代表着日本甚至世界的纳米基础研究学术水平。据统计，自1981年ERATO创立到2000年为止，ERATO一共发表了学术论文9000余篇，其中包括30余篇在英国《Nature》杂志发表的论文，申请了专利1500余项。 同时从1991年开始，日本通产省（后更名为经济产业省）先后实施了数个有关纳米技术的大型10年研究计划，包括“原子技术研究计划（1991-2001）”（耗资1.85亿美元）,“量子功能器件研究计划（1991-2001）”(耗资4千万美元)和“原子分子极限操纵研究计划（1992-2002）”(耗资250亿日元)，这些研究计划都投入了数千万甚至数亿美元的巨额研究经费，其所属的十五个国立研究所成为日本开展纳米技术研究的重要基地，其中电子技术综合研究所、物质工学工业技术研究所、产业技术融合领域研究所、生命工学工业技术研究所和机械技术研究所在世界纳米技术研究领域享有崇高的学术地位。 在这些研究所中，特别值得一提的是国家先进跨学科研究所（National Institute for Advanced Interdisciplinary Research,NAIR）。该研究所的建立是为了更加有效地开展通产省于1991年开始实施的大型10年研究计划“原子技术研究计划”，它的建立也开创了日本国立研究所的一种新的研究模式，即官、产、学相结合的研究模式。该研究所研究人员当中约有80%以上是来自日本的其他国立研究机构、大学和企业界，这不仅有利于日本国内纳米技术研究领域的协调进行，而且有利于加快纳米技术在日本的产业化进程。1992年，该研究所和日本及美国的20余家大型企业联合成立“原子技术联合研究中心”（Joint Research Center for Atom Technology，JRCAT），从事原子分子极限操作技术的研究。目前JRCAT已经在原子分子识别和操作技术、电子的自旋控制以及原子分子动态过程的理论解析技术等领域进行了非常深入的研究。这些技术是纳米电子学，纳米加工技术和未来量子计算机技术的关键。截止到2000年，JRCAT已经发表了学术论文近600篇，其中包括10余篇英国的《Nature》论文，同时，JRCAT还申请了有关纳米技术方面的专利118项。可见，JRCAT是一个非常成功的大型研究联合体，在国际上也具有很大影响力。 目前，日本在纳米元器件制造和纳米材料研究方面仍然处于世界领先地位。 2000年美国在公布“纳米技术战略计划”之前，曾派人到日本和欧洲进行了认真的调查研究。调查人员在后来的报告中承认，日本在纳米制造技术领域处在领先地位，领先于欧美。这一方面是因为日本在纳米技术研究领域起步较早，同时也是由于日本为了不重蹈信息技术、生物技术的覆辙，努力保持其领先地位所致。 为了保持这种优势，日本在2001年6月制定的到2005年的第2个科技基本计划中，把纳米技术作为一个战略重点。在文部科学省2002年度的预算中，纳米材料的研究经费为249亿日元，比年初的预算草案增加了16.5％。 在日本，企业界是发展纳米技术的主力军。日本经济新闻社不久前进行的调查结果显示，８0家大企业中，有大约40％的企业设置了专门机构，已经或者即将着手发展这一高新科技。三菱、伊藤忠和丸红等综合商社已经或计划同美国的风险企业设立合资公司，把纳米技术列为新的发展项目。富士通公司设立了纳米技术研究中心，住友电工公司也组织了纳米技术研究班子。(中国涂料在线编辑) 日本企业首先是集中科研力量加强纳米技术开发。日立集团新设立了“纳米技术管理推进中心”，该中心由日立制作所、日立化成、日立金属、日立电线、日立超LSI系统等公司与该项研究有关的负责人组成，集中各家技术优势，共同攻克各产业领域相关的纳米技术难关。确定的研究战略分两大部分，一是两年内可实用化的短期研发课题；二是长期基础研究课题。短期部分主要在电子零部件、新材料及环境领域，两年内要实现5种纳米技术产品的实用化。东丽公司已决定投资50亿日元建立专门的纳米技术研究所。 其次，许多日本企业将纷纷建立专门从事纳米技术研究或专门生产纳米材料的分厂、分公司。三菱集团最有代表性的纳米材料是巴基（buckyball）球，他们开发出了巴基球批量生产新技术，还建立了专门批量生产巴基球的分厂，已开始投产。三井物产公司也设立了研究纳米新材料的子公司。 第三，企业开始和大学、科研院所广泛合作研究开发纳米技术。日本昭和电工公司计划与产业技术综合研究所合作，开发纳米新材料批量生产技术；富士通公司计划和德国慕尼黑工科大学等4家科研机构合作研究；松下电器产业、武田药品工业等公司与京都大学、大阪大学的联合合作组织也开始启动；三菱化学公司也与京都大学开展了以纳米技术为中心的合作研究。此外，三菱商事成立了纳米技术投资基金，东丽公司在设立研究所后将和大学研究机构合作，重点开展医疗领域的纳米技术，将利用专项的纳米技术投资基金支持该领域的风险企业。 日本未来纳米科技的发展动向 日本政府负责制定科技政策的综合科学技术会议在2001年召开的“推进重点领域战略专家调查会”上，进一步确定了未来日本纳米技术发展的重点方向。 这次会议确定的纳米技术重点领域包括：应用纳米技术制成的信息通信元件，具有环境适应性的高增值材料和微量影响环境因素的管理技术，对体内病灶进行诊断和治疗的微小系统，仿生材料，观察各种生物现象及应用生物机制的纳米生物技术，纳米级的测量、评估及加工等基础技术，具有新的物理性能的材料。 为了更好地推动上述研究计划，参加会议的专家们建议，应该引进竞争机制，促进不同学科的相互融合和人员交流，加速科研成果产业化的进程，加强政府、大学和企业之间的联合攻关，培养和确保人才。 此前，日本政府已在新的科技基本计划中把纳米技术作为今后5年科技发展的战略重点之一，2001年度为此拨款512.2亿日元；为改善纳米研发人员的信息交流，文部科学省决定在2002年度建立“虚拟纳米技术研究所”，开放RIKEN、NIMS以及国家重点大学的实验室设备。公司或公共研究机构的最新研究成果将被存在一个信息数据库中，作为虚拟网络供研究人员使用。通过因特网把大学和国立科研机关连接起来，应用现有的研究设施促进联合研究。 日本企业界也加强了对纳米技术的投入。在以大阪为中心的关西地区，已有近百家企业联合了16所大学及国立科研机构，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研究开发和产业化进程；东丽，三菱，富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。 目前，日本政府和企业界都担心在纳米技术领域会重蹈前些年在生命科学和生物技术、信息技术等高科技领域的覆辙，因为不够重视而丧失最初的技术优势。因此，日本今后还会进一步增加对纳米技术的投入。 国际地位比较 作为科技大国的日本，自20世纪80年代就一直重视纳米技术研究，并且在这一领域具有一定的优势。 从总体上看，美、日、欧在不同的研究领域各有千秋。美、欧主要在基础研究及生物工程技术领域领先，而日本则在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头。大致情况如下：在合成与组装方面，美国领先，其次是欧洲，然后是日本。在生物方法及应用方面，美国与欧洲的水平大致相当，日本位于二者之后。在纳米级分散体和涂料方面，美国与欧洲并驾齐驱，日本靠后。在高表面区材料方面，美国显然领先于欧洲，日本居后。在纳米器件领域，日本独占鳌头，欧洲和美国居其后。最后，在增强型材料方面，日本明显领先于美国和欧洲。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/25/2007)