日本纳米技术与材料领域现状及今后对策

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1、日木纳米技术与材料领域现状及今后对策朱相丽（中国科学院国家科学图书馆总馆）2009年5月8日，日本综合技术会议纳米技术与材料领域专门调查会第11次会议发布了《纳米技术与材料领域现状及今后对策》的报告。报告主要分析了日本第三期科学技术基本计划以来世界形势的变化；利用文献计量学对比了纳米与材料领域的国际竞争力；给出了日本纳米材料领域研发和产业化的现状；最后指出了今后应对措施。本文是对该报告的重点摘译。纳米技术是科技领域的基础技术，n本第三期科学技术基本计划将纳米技术与材料作为重点发展的领域Z-,希望利用纳米技术的特性提高物质的性能。日本的纳米技术与材料，以原有的材料

2、、分析和制造技术作为基础，在国家项目和产业界对纳米相关基础研究的支持卜，获得了诸多在世界上引以为豪的学术成果，如成功制备了碳纳米管、光催化剂，以及对强相关电子学的研究等。TMR磁头、用强介电体的人规模集成电路和量子点激光器等，己经应用到己有产业中。此外，在第三期科学技术基本计划各项政策的持续支持卜，相继涌现出大量世界领先的研究成果，如铁基新超导体的发现，透明非晶氧化物半导体（TAOS）的开发，燃料电池用无钳无机及有机催化剂开发，光催化（防污，抗菌，超亲水）材料和应用及市场化，自旋电了学元件的快速发展（薄膜隧道磁电阻TMR），量了计算技术的人幅提高和量子点激光器的

3、实用化等。为了加速日本经济与产业的发展，推进纳米与材料的技术创新非常重要。特别是近年来，为了防止地球变暖，与环境、能源相关的全球课题陆续涌现，纳米技术将在解决这些问题中起到重要作用。最近，鉴于严峻的经济形势，国内企业对研发投资特别是对长期基础研究的投资有所下降，因此国家应该加强对该领域的战略支持。从国际形势来看，不仅欧美国家而且亚洲各国对纳米技术的投资都在不断增长，从论文和专利的数量变化來看，日本在该领域的优先地位受到冲击。特別是美国、欧洲、新加坡等国家,战略上推动富有全球魅力的产学官联合研究基地（Albany、MINATEC、IMEC笥,吸引了來自世界各国的企

4、业和优秀研究人才。这样世界一流研究人员聚集的环境，培育了很多优秀的学生和研究人员。而且，为了推进铁基超导体的研究，中国与世界研究者合作，积极发表研究成杲。与世界相比，口木的纳米技术虽然很强，但是考虑到海外的研发投资、基地的调整，以及全球人才培养，如果仍然保持现状的话，未来口本在纳米领域的优势可能会丧失。正因为如此，今后日本也需要从战略上加强纳米技术与材料的开发，不是短期支持，而是要从屮长期发展的角度对研发进行支援，调整基地建设，加强人才培养。1.纳米技术与材料的研发与应用现状伍徳罗•威尔逊国际学者屮心新兴纳米技术项日（ProjectofEmergingNanot

5、echnology,PEN）有关纳米技术相关产品的调查结果显示,2005年以后,世界纳米技术相关产品迅速增加，从2006年的210件増加到2008年8月的800多件，世界上平均每周产生3-4种纳米技术新产品。H木科学技术振兴机构研究开发战略屮心和台湾的调查表明，截止到2007年12月，日本国内已有386件纳米产品，台湾已有200件以上的纳米制品获得认证。日前，纳米技术与材料领域也正从第一代（单个领域的迅速发展：纳米技术的单一化）向第二代（与其它领域融合发展：纳米技术的复合化）转移。今后，将把解决能源、环境问题的成熟技术作为发展口标，考虑发展第三代纳米技术（综合各

6、种纳米技术：纳米技术的组合化）。近年来，纳米制品数量急剧增加，期待今后在能源、环境领域做出贡献，纳米产业的市场预测值也随着全球问题而不断修正。比如，美国纳米技术专业调查机构Lux研究所预计，2015年纳米市场额达到3.1万亿美元。纳米技术与材料内部齐领域的研发与实用化状况具体如下。1.1纳米电子学领域尖端半导体研究已经获得很高的学术成果，处于世界的领先地位。不过批量化生产技术的开发需要巨额资金推动，仅靠某个企业很难进行。向人规模硅集成电路中引入新材料，实现互补金属氧化物半导体（CMOS）电路新功能的研发活动正在进行，如磁电阻内存MRAM,电阻式内存ReRAM,相

7、变式内存PRAM,强介电体内存FeRAM等，都打破了闪存的局限性，可实现停电不消失，高速，大容量存储器，以及组成逻辑电路等方面的应用。H本碳纳米管相关的基础技术、以及线路和晶体管的应用技术已经达到吐界最高水准，而在此方而，韩国发展迅速，有赶超H本的势头。对于解决全球变暖和能源问题，提高能源电了设备的机械效率非常重要，R前有关SiC、GaN的研究热情高涨。在光学领域，量子点、硅光子研究发展迅速。日本量子点的开发具有世界最高水平，依靠产学联合也建立了风险企业。1.2材料领域对于燃料电池的研发，企业己经进行了实证研究，正在向实用化转化。但是有关材料缺陷机理相关的基础研

8、究还需要进一步加强。20