白春禮：中國納米技術發展進入世界第一梯隊

11月22日，由《财經》雜志、财經網、《财經智庫》聯合主辦的“《财經》年會2024：預測與戰略”在北京舉行。“一帶一路”國際科學組織聯盟首任主席，中國科學院原院長白春禮在會上表示，我們的宏觀世界，大至天體運作，一般用牛頓力學可以描述；但到了微觀世界，到原子及以下的層次，基本靠量子力學來解釋。在宏觀和微觀之間有一段距離，這個距離就是1至100個納米。納米是一個尺度，1納米等于10的-9次方米，在肉眼看不見的納米尺度下，有一些新現象、新效應，需要新方法、新技術、新理論來研究。

“一帶一路”國際科學組織聯盟首任主席，中國科學院原院長白春禮

在他看來，經過長期關注與支援，中國的納米科技經曆了從無到有，從弱到強，從跟跑到領跑的發展轉變，總體水準已進入世界第一梯隊，獲得了豐碩成果。“但也要清醒認識到，雖然現在論文發表多，品質也比較高，但在納米科技領域由跟蹤、并行向領跑的過程中，領跑性的工作還不夠多。新理論、新方法、新手段、新技術方面，從0到1的創新還不夠多，迫切需要為資訊、能源、材料、航天、環保等領域的應用提供新的知識和技術。”

白春禮建議，第一，加強基礎研究，弄清楚納米科學中的基礎理論問題，原創性提出新理論、新方法。納米科學需要基礎創新，在納米尺度上發現物質的新結構、新功能、新方法、新技術，從功能産生的源頭去認識、調控和改造物質世界。第二，加強學科間的交叉合作，互相促進融合發展。第三，重視納米毒理學的研究，把它納入到上遊研究和決策當中，實作納米科技的可持續發展。第四，加強人才培養，推動大陸納米科技人才更多走向國際舞台。第五，加強成果轉化，助力未來新興産業的高品質發展。

同時，他也強調，随着技術的發展，越來越多的納米材料進入到生活中。從手機到化妝品，從家具到燃料，這些産品中的納米成分有可能進入到大氣、河流和土壤。人類的生産生活中制造出很多污染物，也有納米級别的。是以，我們需要加強納米材料生物效應和納米毒理學的研究，減少納米科技可能帶來的危害。

以下為部分發言實錄：

各位來賓，女士們，先生們，大家上午好。非常高興參加今年的《财經》年會，和各界人士一道展望2024年全球和中國的經濟、社會、科技發展趨勢，共同探讨大變局時代中國與全球發展的新動力、新機遇和新挑戰。

今年的諾貝爾化學獎授予了發現并合成半導體納米晶體的三位科學家，應用半導體納米晶體的量子點顯示技術可以顯著提升電視顯示屏的色域值，使色彩更為純淨鮮豔，表現更具張力。今年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了兩位科學家，以表彰他們在核苷酸堿基修飾方面的突破性發現，進而開發出有效的mRNA疫苗。脂質體納米載體是此項mRNA疫苗的核心技術之一。今年這兩項諾貝爾獎都與納米科技相關，納米科技為傳統的物質科學、生命科學和工程技術學科提供了新的科學研究範式，拓展了其理論邊界，并豐富了學科内涵。

科技創新是經濟社會發展的動力，國家高度重視科技創新。我今天聚焦科技創新，就關于大陸納米科技的曆史和發展态勢，跟大家做交流。

我們所說的納米科技是在1到100納米範圍之内研究材料的結構、性質、應用等方面的科學技術。1959年著名的實體學家，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼做了一篇演講，提出既然世界萬物都是由原子分子組成的，能不能從原子分子開始構造所需要的物質。現在認為這是納米科技的最初的概念。

納米技術（nano-technology）這個詞最早是1974年由日本學者谷口紀男提出。他當時說的納米技術并不具有現在納米科技的含義，而是與微米相對應而提出的納米加工精度技術，是一個較窄的概念。

在20世紀80年代中期，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡這些微觀的表征技術和操縱技術出現，被形象地稱為納米科技的眼睛和手。所謂眼睛就是指用這個技術可以直接觀察到原子和分子，所謂手就是可以用它來操縱單個原子和分子。這個發明得了諾貝爾獎，也為科學家在納米尺度上研究新現象、提出新理論、構造新物質起到積極作用。

到了1990年，第一屆國際納米科學技術會議和第五屆國際掃描隧道顯微學會議在美國召開，當時我也參加了。同年《納米技術》和《納米生物學》兩個國際性期刊相繼問世，同時那一年IBM研究中心的科學家展示了鎳表面用氙原子排列的IBM字樣，表明人類第一次能夠操縱單個原子進行排布。這些事件标志着納米科技作為嶄新的科學技術得到了科技界及社會的廣泛關注。美國在1999年決定把納米科技研究列為21世紀前10年的關鍵領域之一，并且在2001、2004、2007、2011、2014、2017、2021年先後七次釋出了國家納米技術計劃，對美國的納米科學技術發展戰略做出部署。經過30多年的發展，納米科技彙聚了現代多學科領域在納米尺度的挑戰性問題，是變革性技術的重要源頭。

從2000年到2019年，全球在材料科學、化學、化學工程、實體與天文學四個基礎學科中，與納米科學相關的科學成果占比超過10%。在國際研究的960個研究熱點中，與納米科學工程相關的占了89%，納米研究對全球科研産出的貢獻也不斷增長。

20年間，全球學術産出中有4.2%與納米相關，這些文獻貢獻了全球6.4%的引用。全球一共有54000多篇前1%的高被引文獻，納米科技占了11%。根據統計，2009年到2018年全球共有超13.22萬個項目與納米相關，約占全球所有項目的3.6%，年度複合增長率3%，與納米相關的項目資助總金額達到423億美元。

納米科技正在成為各領域的重要支撐，包括人工智能、新能源、新材料、健康醫學、高端儀器、先進制造及國防工程等重要領域。比如現在電腦裡用到的磁盤，用的是巨磁阻效應。納米催化劑把二氧化碳捕獲再循環利用，形成一個大的生态碳循環。複合納米陶瓷技術被用在戰車上，增強裝甲的強度和韌性，用納米制成的吸波材料和納米塗料擁有内部多孔結構，使飛機隐形，在軍事應用方面納米技術發揮了重要作用。

就中國納米科技的發展曆程及成就看，中國高度重視納米科技工作，而且較早布局，國家上司人多次為納米科技發展作出重要批示，使大陸納米科技在較短時間内走到了世界前列。

1987年，中國科學院化學研究所成立納米科技研究實驗室—STM實驗室，并于1988年研制成功中國第一台掃描隧道顯微鏡（STM），随後研制成功原子力顯微鏡（AFM）、雷射檢測（Laser-AFM）、低溫STM等，為中國納米科技發展提供了重要的技術手段。在這一時期，中國科學院的很多研究所，國内的部分高校都相繼成立了專門從事納米科技研究的實驗室或研究中心，比如科學院實體所的北京真空實體實驗室更名為納米實體與器件實驗室，北京大學成立了納米科學與技術研究中心等。

在1990年，國家自然基金委員會和中國科學院聯合支援召開了全國第一屆掃描隧道顯微學學術會議，這是納米科技領域最早的全國性會議，為早期從事納米科學研究的科研人員提供了一個技術交流平台，在國内外同行中也産生了良好影響。随後國内的納米領域會議越來越多，頻次也越來越高。

2001年，時任國務院總理、國家科教上司小組組長的朱镕基等國務院常務會議的組成人員聽取了納米科技及其發展前景的報告。同一年，科學技術部、國家發展計劃委員會、教育部、中國科學院、國家自然科學基金委員會聯合釋出了《國家納米科技發展綱要（2001—2010）》（下稱《綱要》），同年國家制定了《國家納米科技發展指南架構》（下稱《架構》）。《綱要》、《架構》的釋出對今後十年大陸納米科技的工作作出指導，并部署了“十五”期間納米科技的重點工作。《綱要》還提出了若幹政策和舉措。也是同一年，國家成立了國家納米科學技術指導協調委員會。這個委員會對大陸納米研究和發展起到了重要指導、協調和推動作用。

2003年，中國科學院和教育部共同成立了國家納米科學中心，中心實行理事會上司下的主任負責制。理事會成員機關由教育部有關司局、北京市有關部門、國家納米科學中心、清華大學、北京大學等組成，我擔任第一任主任。經過二十年的發展，國家納米科學中心科研工作取得了一系列重要進展，科技競争力也顯著提高。

到2005年，國家标準委員會正式發文準許，成立全國納米技術标準化委員會，秘書處設在國家納米科學中心。自成立以來，納米标準委員會立足大陸納米科技的産業優勢，深入企業開展标準化的提升與行動，打造基礎科研到全産業鍊的标準化橋梁。

到今年年初，已經釋出且歸口納米标委會的國家标準140項；列入标準計劃并正在制定的有52項。同時，中國科學家牽頭釋出了國際标準9項；列入标準計劃并正在制定國際标準的有27項，為大陸納米技術标準化工作和全球化推廣做出了重要貢獻。

2006年，科技部啟動實施了蛋白質研究、量子調控研究、納米研究、發育與生殖研究四個國家重大科學計劃。在國家“十一五”到“十三五”期間，納米重大科學研究計劃經費總額達到了94億元，“十四五”期間計劃投入23億元。

2009年，中國科學院學部與國家自然科學基金委員會聯合啟動“2011—2020年中國學科發展戰略研究”，其中納米科學發展戰略研究報告指明了全球納米科技的發展趨勢，逐漸向基礎研究、應用研究及産業化并舉轉變，向多學科交叉和融合發展，向內建化和國際化發展方向轉變。2020年，中國科學院和國家自然科學基金委員會繼續聯合啟動了“中國學科及前沿領域發展的研究（2021—2035）”，其中包括了中國納米科學2035發展戰略。

2013年，中國科學院啟動了納米先導專項，投入約10億元人民币。五年期間，通過該專項與70多家企業開展合作，在長續航動力锂電池、納米綠色印刷、納米催化、健康診療及飲用水處理等産業領域形成了一系列納米核心技術創新，吸引和帶動社會資本投入超過50億元，取得了顯著的經濟社會效益。

2022年經國務院學位委員會第37次會議審議通過，将納米科學與工程列入交叉學科門類下新的一級學科，這是納米科技領域人才培養的一個重要裡程碑。

經過長期關注與支援，大陸的納米科技經曆了從無到有，從弱到強，從跟跑到領跑的發展轉變，總體水準已進入世界第一梯隊，獲得了豐碩成果。《中國納米科技發展白皮書》指出，經過這些年的投入與産出，大陸已崛起為納米科研強國，納米科學與技術取得了引人注目的發展速度，無論是科研産出的總量還是影響力，大陸都是當今世界納米科技領域的重要貢獻者。

2020年度國家自然科學獎一等獎授予了中國科學院大連化學實體所研究員包信和團隊完成的“納米限域催化”項目和複旦大學化學系趙東元教授團隊完成的“有序介孔高分子和碳材料的創制和應用”項目，兩個項目都與納米科技相關，是大陸納米科技快速發展的一個展現。

在研究機構方面，2019年，全球納米科學研究産出的前20名機構中大陸占11席，納米領域産學研合作方面，世界前20名機構中大陸占有6席。大陸在納米催化、納米安全等領域已走在世界前列，納米科技的專利申請和授權都位居世界前列。自2008年以來，發表的國際納米科技論文總量居世界第一。過去20年，申請的納米專利總量占全球總量的45%。2000年至2020年，納米科技共獲得國家自然科學獎146項，占比20%，其中一等獎4項。

在工程應用方面，大陸納米産業正迅速發展，形成了蘇州工業園區、廣州納米谷等代表性的納米産業集聚區。比如，2021年，蘇州納米産業年産值已達到1255億元，年增長率達到24%，累計引進孵化納米技術及相關應用企業946家，上市企業總計14家，産值超過億元的企業有128家，為經濟社會發展做出重要貢獻。

下面講講大陸納米科技發展的展望及思考。

“十四五”期間，大陸納米科技發展的指導思想是“三突出三重視”。突出前瞻性、戰略性大方向，超前布局，突出重大前沿技術研究；突出關鍵新材料、新原理、新技術研究；突出采用核心納米技術集中解決重大挑戰和瓶頸技術問題。重視由納米單一技術向全鍊條技術綜合創新研究；重視納米科技轉化，推進基礎研究-應用研究-技術轉移的交叉融合創新研究；重視基礎研究和應用前沿的銜接。

今年8月，國家納米科學中心與《科學》雜志聯合釋出了10個納米科技的基本問題，包括：結合量子實體和宏觀實體的納米理論，用于可靠地預測材料納米尺度行為；納米毒理學；納米基礎生物學；納米生物醫學；納米表征；納米催化劑；原子精密制造；納米光子學；納米電子學；納米科技的可持續發展。這些問題為全球納米科技工作者提供了參考。

下面我提一下自己的建議：

第一，加強基礎研究，弄清楚納米科學中的基礎理論問題，原創性提出新理論、新方法。我們的宏觀世界，比如大至天體運作，一般用牛頓力學描述；但到了微觀世界，到原子及以下的層次，基本靠量子力學來解釋。在宏觀和微觀之間有一段距離，這個距離就是1—100個納米。在這個範圍有一些新現象、新效應，需要新方法、新技術、新理論來研究。

經過這些年在納米科技方面的投入和發展，大陸已崛起為納米科學大國。但也需要清醒認識到，雖然現在論文發表多，品質也比較高，但納米科技領域由跟蹤、并行向領跑的過程中，領跑的工作還不夠。我們需要新理論、新方法、新手段、新技術為資訊、能源、材料、航天、環保等領域的發展提供新的知識和技術。

另一方面，納米科學需要基礎創新，從功能産生的源頭去認識、調控和改造物質世界。納米技術需要技術變革，不僅讓人類的生産工具、生活工具、娛樂工具變得更小，而且變得更智能，甚至産生颠覆性的功能，創造變革性的超新技術、超新效率和超新效益。

第二，加強學科間的合作，推動不同學科一體化發展。人工智能和大資料的融合正在推動科學範式的變革，在這樣的背景下打破傳統學科之間的界限，建立真正跨學科的研究方法，讓不同學科背景的科學家，比如數學、實體、化學、材料、生物、醫學，進行真正意義上的跨領域交流與合作變得尤為重要。以人工智能和生物學科的交叉學科為例，全球大約有270家公司緻力于AI驅動的藥物發現，還将人工智能用于抗體設計等更複雜的項目。

第三、重視納米毒理學的研究，把它納入到上遊研究和決策當中，實作納米科技的可持續發展。值得注意的是，納米材料對人類健康環境有潛在風險，我們可以撿起塑膠瓶，讓工廠不排污水，這些看得見摸得着，管理起來也比較容易。但是到了納米尺度，看不見摸不着，對很多污染物的防污手段就不起作用，是以確定納米技術的安全使用很關鍵。

随着技術的發展，越來越多的納米材料進入到人類社會。根據2015年的報道，商業化的納米材料已超過1800種，還有納米藥，美國已批了好幾種。現如今這個數字肯定增長了很多。2021年全球納米材料市場價值78億美元，相關機構分析，這一數值在2030年将翻三倍左右。從手機到化妝品，從家具到燃料，這些産品當中的納米成分有可能脫落進入到大氣、河流和土壤。

此外，人類的生産生活中制造出很多污染物，也有納米級别的。是以，我們需要加強納米材料生物效應和納米毒理學的研究，減少納米科技可能帶來的危害。在美國國家毒理學研究有專門的納米技術項目，重點是評估和開展納米材料有關的毒理學研究。在中國國家納米科學中心建立了納米材料生物效應和納米安全國家重點實驗室，緻力于研究納米材料對生物系統的潛在影響，并確定其安全應用。

第四，加強人才培養，推動大陸納米科技人才更多走向國際舞台。在人才培養方面，不僅要把國外優秀的納米人才引進來，要培養我們頂尖的納米人才，并且走向國際。需要加大對高等教育機構的支援力度，引導中科院和高校加強納米科技相關的學科建設，提高納米科技專業的師資水準和教學品質。建立納米科技人才的培養基地，提供實踐機會和試驗裝置，培養實驗能力和創新精神。還應該加強納米科技人才的國際交流與合作，引進國際先進的納米人才培養模式和理念，提高大陸納米人才的國際競争力。三年疫情下，國際學術交流受到很大影響，納米科技國際交流合作面臨一些挑戰。我們培在這方面要更加努力。

第五，加強成果轉化，助力未來新興産業的高品質發展。未來新興産業的自立自強依賴納米科學技術的進步，從2021年10月美國納米計劃釋出的戰略規劃當中可以看到，美國在未來五年規劃中越來越重視納米技術成果轉化與社會經濟效益的實作。

反觀大陸納米市場化的現實狀況，不難看出承擔納米科研項目的大部分是科研院所和大學，科研力量不能都遊離于市場之外，需要我們把技術轉化為産品。企業對納米科技的關注也要進一步加強。有時候我們開學術會議來的都是大學和研究機構的人，企業的人的很少，有的企業隻是來展示産品。在美國開學術會議，很多都是企業過來，聽到你有什麼新技術，馬上跟你談合作，在基礎研究階段就申請專利進行保護。大陸企業對科技方面的最新進展關注不夠。我呼籲企業同行能夠更多關注科技創新，更多參與國際和國内學術會議，了解科技方面的最新進展。是以在後續發展中要增強聯系，擴大政府與社會資本的合作，教育訓練和支撐納米技術的創業人員和企業。

我就講這麼多，謝謝大家！