全球纳米科技发展20年回顾：2000-2023年各国战略规划文件分析

原始文章发表在《中国科学院论文集》第3期，第3期，第3期。本文是简化且适应的版本。

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1。科学技术研究所，中国科学院

2。国家纳米科学中心

3.中国化学学会

自2000年1月美国宣布启动“国家纳米技术计划”以来，纳米技术在全球范围内蓬勃发展了20多年，为人类对重大全球挑战的反应做出了重要贡献，例如新兴的传染病和气候变化。

以镜子为镜子，我们可以知道起伏。本文从2000年至2023年收集了美国，英国，法国，德国，俄罗斯，日本，日本，中国和欧盟的近160个战略规划文件，从2000年到2023年，以指导纳米技术的发展，并使用了纳米技术的发展，并使用了内容。分析这些战略规划文件。 ，总结了世界上主要的科学和技术力量（区域）在开发纳米技术方面的成功经历，并研究和判断了最新的战略趋势。在此基础上，结合了中国纳米技术的当前发展状况的分析，未来中国的纳米技术的发展提出了一些政策建议。在本文中总结的纳米技术发展方面的成功经验也对中国发展其他科学和技术领域的发展具有参考意义。

1关于世界主要科学和技术力量（区域）纳米技术发展策略的研究

发展经验

将纳米技术视为促进经济发展并增强民族竞争力的关键技术

美国国家安全战略将纳米技术列为与经济增长和安全有关的关键新兴技术之一。欧盟认为纳米技术是使欧洲能够领导世界诸如高价值，技术密集型产品和服务等行业的六种主要促成技术之一。俄罗斯的“国家安全战略”建议专注于纳米技术等战略高技术的发展，并将纳米技术包括在“科学，技术和工程学的优先开发方向”和“关键技术清单”中。日本将“纳米技术和材料”定位为核心和有利的基本技术，这些技术创造了新的价值和重要的基本技术，以支持超级智慧的社会。

鉴于纳米技术的跨学科和跨场特征，建立了一个政府间和行业间发展促进机构

美国已经建立了纳米科学，工程和技术小组委员会，该委员会由白宫科学技术政策办公室，管理和预算办公室以及参加国家纳米技术计划的机构组成。它负责协调国家纳米技术计划的计划，预算，实施和评估。日本建立了一个纳米技术和材料科学技术委员会，其成员主要来自大学，科学研究机构和企业。它的主要任务包括分析纳米技术和材料科学与技术领域的国际发展趋势以及日本的发展状况，并审查纳米技术和材料科学与技术的发展计划。中国建立了国家纳米科学和技术指导和协调委员会，该委员会由科学技术部，国家发展与改革委员会，国家发展与改革委员会，教育部，财政部，中国中国中国学院，中国中国学院的代表和专家团体组成。科学，中国工程学院，中国国家自然科学基金会和其他相关部门。它负责指导和协调国家纳米科学和技术工作。

制定专门的纳米技术开发策略，部署主要研究项目，并投资大量资金

美国已经制定了国家纳米技术计划的战略计划，并定期更新，并部署了主要项目，例如“联合纳米技术计划”和“纳米技术引发的巨大挑战”。从2001财年到2021财年，联邦政府已向国家纳米技术计划投资了超过3.1亿元。十亿美元。韩国制定了“综合纳米技术开发计划”和“国家纳米技术路线图”，并定期对其进行更新；从2001年到2020年，纳米技术研究与开发投资了总计7.9万亿韩元。中国制定了“国家纳米技术发展大纲（2001-2010）”，并在“国家中和长期科学技术发展计划（2006-2020）的指导下”部署了“纳米研究”国家专业科学研究计划，“纳米科学与技术”关键特殊项目和其他主要项目。

依靠大学，科学研究机构，企业等的优越研究力量来建立一个多学科的纳米技术研究中心

美国国家科学基金会（NSF）建立了19个纳米科学和工程中心，包括纳米级模板合成和装配中心。每个中心由大学领导，并由几所大学或企业参与。英国已投资于建立石墨烯研究机构，例如国家石墨烯研究所，石墨烯工程创新中心和曼彻斯特大学的亨利·赖斯研究所。俄罗斯已将克加托夫研究所指定为该国纳米技术研究的国家领先部门。该研究所是俄罗斯第一个国家科学中心之一。日本自2007年以来就已经实施了世界顶级研究中心计划，并在2020年底之前建立了13个研究中心。其中至少有7个中心，包括国际纳米式研究中心和Nanolife Science Institute，还从事纳米技术研究。

投资纳米技术的公共科学研究设施平台的建设，包括仪器平台，主要科学研究基础设施，数字平台等。

美国的NSF已投资于国家纳米技术协作基础架构和纳米技术计算网络平台的建设。前者由16所大学的纳米技术研究设施组成，而后者可以为世界各地的研究人员提供500多个纳米级计算和仿真工具。日本已经投资于2002年以来的纳米技术研究机构共享平台的建设。在第三阶段（2012-2021），这是一个由25个机构组成的高级仪器设施网络，其中包括材料和材料研究所，作为核心研究所建立。该机构已经建立了一个材料数据平台中心，以支持数据驱动的材料研发。中国纳米诺瓦岛互连实验站建设项目的第二阶段在2023年2月被成功接受；中国科学院建立了北京材料科学和纳米技术区域中心大型工具，为会员单位的科学研究和设备优势提供全面发挥，并为全国数百个单位提供服务，提供开放的共享服务。

促进纳米技术，生物技术，信息技术和认知科学的综合发展

美国已经建立了“纳米技术触发的宏伟挑战：未来计算”项目，该项目旨在通过纳米技术，计算机科学和神经科学的交集来改善计算机计算处理能力。俄罗斯在“关键技术列表”中包括纳米生物信息认知融合技术，而库切托夫研究所建立了一个纳米生物信息知识认知 - 认知 - 社会融合自然技术中心。韩国于2012年建立了“纳米融合2020”项目，并计划到2020年投资5130亿韩元，优先考虑四个战略项目，包括新一代半导体，纳米弹性组件，有效的能源转换技术以及水环境和资源处理技术。

建立制造研究基础，以促进纳米技术研究结果的工业化

美国已经建立了一个国家纳米制造网络，以加速纳米技术从实验室突破到成熟的商业化高级制造技术的转变。英国通过行业 - 大学 - 研究合作平台（例如创新制造中心，未来的制造研究中心和高价值制造技术创新中心）促进纳米技术在制造中的应用。法国已经建立了基于格勒诺布尔科学技术城的欧洲领先的微型纳米技术创新公园。韩国已在Daejeon，Suwon，Pohang，Gwangju，Jeonju和Daegu建立了6个纳米制造中心，为工业技术开发平台。中国已经建立了几个高级工业化基础，例如北京纳米技术工业园和苏州纳米。 2022年11月，国家石墨烯创新中心被批准成立，并成为26个国家制造创新中心之一。

非常重视纳米技术对人类健康和自然环境的可能影响

美国已将“支持纳米技术的负责任发展”列为国家纳米技术计划的四个主要发展目标之一。从2005年到2020年，它在纳米技术环境，健康和安全研究中总共投资了超过12.6亿美元。欧盟发布了“欧盟纳米安全性（2015-2025）：迈向安全可持续的纳米材料和纳米技术创新，于2013年6月详细介绍了欧盟纳米精神研究的优先领域和开发路线图。韩国制定了“纳米安全管理的综合计划”，以应对纳米技术对人类健康，环境等的影响，并采用了“国家纳米技术路线图”以主动部署纳米安全研究。中国科学家在2001年提出了纳米生物学环境影响的研究计划和安全问题。国家主要基础研究开发计划，“纳米研究”国家主要科学研究计划和“纳米技术”主要特殊项目已部署了许多纳米技术安全问题。研究项目。

通过各种形式的科学普及活动，积极培养和介绍专业人才，并增强整个社会，尤其是年轻人的理解和兴趣。

在培养人才方面，英国已经在大学的纳米技术领域建立了博士培训中心，以培训纳米技术的博士生。 2022年9月，中国州议会学位委员会和教育部发行了“研究生学科的主要目录（2022）”，并增加了新的一级跨学科“ Nano Science and Engineering”。

在引入人才方面，日本领先的研究中心为外国研究人员提供了世界一流的研究和生活环境，英语是第一种工作语言。中国还通过各种人才计划吸引了出色的海外人才来在中国发展。

在科学普及活动方面，一方面，国家（地区）积极依靠大学，科学研究机构，博物馆等，并邀请科学普及目标，以通过各种主题活动来接受科学普及教育；另一方面，它们生产动画，视频和其他生动的科学普及材料。 ，通过互联网向公众传播，尤其是在科学教学车辆等移动宣传设施的帮助下，并积极地向公众（尤其是年轻人）推广纳米技术知识。

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积极进行国际合作

国家（地区）在双边，多边，国际组织和其他框架下进行了有针对性且富有成果的纳米技术合作。其中，纳米技术的安全是合作的重点。但是，尽管国家（地区）在国际组织的框架内合作，但他们也通过此框架来保护自己的利益。例如，围绕纳米技术标准，国家（地区）争夺在国际标准化纳米技术委员会和其他框架框架下制定标准的主要权利，以便为自己的国际市场中自己的纳米技术产品获得优势。

最新趋势

国家继续对纳米技术非常重视

美国国家纳米技术计划的2021财年预算报告指出，纳米技术的持续投资是建立未来行业的重要基础，也是继续领导半导体和战略计算领域的重要基础。美国必须继续保持其在纳米技术领域的全球领导。领先位置。 2021年9月，法国总理在国家工业委员会全体会议上发表演讲，将纳米电子学以及人工智能列为需要关键投资的战略领域。

强调面对重大社会问题

2021年10月，美国国家纳米技术计划建立了“国家纳米技术挑战”项目，以动员纳米技术社区和其他部门的研究能力，以解决重大的全球问题。第一个项目Nano4earth旨在打击全球气候变化，并于2023年1月启动。电路，疾病诊断和治疗，可再生能量和水污染控制。

积极回应研发范式向数据密集型的转变

2021年，日本教育，文化，体育，科学和技术部已部署了两个主要项目，直到2030年 - “基于数据生成和利用的材料研发”和“材料高级研究基础设施”，旨在建立日本的超级计算机，和日本的超级计算机和科学研究基础设施，高级仪器设施网络以及一个科学研究数据库，可持续有效地生成，积累和利用材料研发数据，从而创建了新的功能材料并实现了科学研究的数字化转型。韩国的第五个“纳米技术综合发展计划”提议建立和扩展纳米技术和材料数据平台。韩国正在建立一个韩国材料数据平台，并计划在2022年投资196亿韩元。

2中国纳米技术开发的现状

中国的纳米技术研究几乎与世界同时开始。经过近40年的发展，它取得了世界知名的成就，并已成为当今世界纳米技术进步的重要贡献者，也是尖端纳米技术研究和发展的主要国家之一。特别反映：

1。一些基础研究指示已达到国际领先水平；

2。应用研究和成就转化的努力也产生了初步结果；

3。拥有一群在纳米技术领域具有国际影响力的领先才能。

美国国家科学院在评估报告中还坦率地说，中国的积极有效的研发战略有望使其在这个重要的技术领域处于领先地位。

尽管取得了显着的成就，但必须指出，中国仅与美国在纳米技术基础研究中具有领先地位，并且在工业化方面，中国，美国和日本之间仍然存在一定的差距。中国大学和科学研究机构对研发的投资不足，无法将研究结果从实验室转移到工业应用，基础研究与国家需求，经济发展等之间的有效联系机制显然很弱。中国在纳米安全研究中相对较弱，这与工业发展和人类健康密切相关，并且对纳米技术的伦理和社会影响没有足够的关注。此外，即使在基础研究中，由于科学研究评估系统的影响，许多科学研究人员盲目地遵循研究热点，以追求文章和影响因素的数量，并且没有足够关注主要的国家需求。这不仅浪费了大量的基础研究资源，而且导致了太多的后续研究。 ，研究同质性，几乎没有原始创新，指导领导和其他问题不足。

3个政策建议

专注于“四个方面”，并专注于结果的转变

研发部署应面向世界技术领域，主要的经济战场，该国的主要需求以及人们的生活和健康，并指导纳米技术工人解决我国家的经济和社会发展中遇到的世界上主要的科学问题和杰出的问题，尤其是“卡住的脖子”“问题，并努力实现高级科学和技术的自力更生和自力更生。用于纳米技术的基础研究并有希望的结果转型，建议根据国家战略需求制定基于国家战略需求的技术开发路线图与政府，工业，学术界和研究机构合作，以促进成果的转变，科学和合理地计划工业空间布局，并促进差异化的，特征和聚集的发展。

适应数据密集型研发范式的特征，并建立一个国家纳米材料数据中心

建议对纳米材料数据库的构建进行协调和部署，由几个具有数据优势的机构领导，并由大学，科学研究机构和企业共同建造，并首先进行分布式布局，示范，然后晋升，然后发展为长期培训后，国家科学数据中心。该数据库不仅应包括数据信息，例如纳米材料合成方法，材料结构和属性，各种表征结果，而且还需要一个支持算法开发平台。建立数据格式规范和标准，以确保各种数据库的互连以及与化学监管部门数据库的连接。数据格式必须方便机器学习和超级计算机处理。建立一个数据验证机制，以消除虚假性，同时保存真理，并保持科学研究的完整性。

建立纳米技术智囊团并加强战略计划的顶级设计

建议建立一个专门从事纳米技术发展战略研究的智囊团或团队，以使我国的纳米技术战略计划和发展布局更加科学并反映国家需求。智囊团负责进行情报收集，情况分析，科学和技术的远见，水平评估，科学和技术评估等；它有助于战略科学家分类最先进的纳米技术研究方向，这可能会导致重大的创新研究结果或深刻影响未来的科学和技术发展，并制定发展计划和技术途径。图片。

利用机会增加第一级学科的机会，建立一种人才培训系统，以适应科学和技术的发展趋势以及纳米技术发展的需求。

在学校培训阶段，建议建立人工智能和数据分析课程，以适应数据密集的研发范式，建立主要的科学研究基础设施实习项目，以适应越来越依赖大型科学设备的重大突破趋势，并围绕大型科学设备培养合作。建立了精神，环境保护和科学研究伦理学课程，以培养学生对纳米技术负责任发展的认识，并建立了写作和沟通课程，以增强学生在各行各业中传达和普及纳米技术的能力。请注意在职业生涯的最初阶段（从博士学位到副研究人员）对年轻人的培训，并为他们提供政策保证，以便他们可以全心全意地致力于科学研究。利用“打破五个原则”改革，我们将建立人才，科学和技术成就评估机制，鼓励科学研究人员参与成就转型。

Bian Wenyue是中国科学院科学技术战略研究所的副研究员。主要研究领域：科学与技术战略情报，科学技术发展战略（化学，纳米），安全信息科学等。

文章资料来源：Bian Wenyue，Liang Xingjie，Ge Chunlei等。关于世界主要科学和技术力量的纳米技术发展策略的研究和启蒙。中国科学院论文集，2024，39（3）：540-549。 doi：10.16418/j.issn .1000-3045.20220223002