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纳米研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划
纳米研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划
一、形势与需求
21世纪的纳米科学技术正在成为推动世界各国经济发展的主要驱动力之一。未来20—30年，纳米科学技术有望广泛应用于信息、能源、环保、生物医学、制造、国防等领域，产生新技术变革，促进传统产业改造和升级，并形成基于纳米技术的新兴产业。在信息领域，应用于新一代的芯片、显示器件和存储器中并发挥关键作用的纳米器件，将形成未来信息产业的核心竞争力。在能源领域，纳米技术能够提供新型、高效能源和替代能源（如锂离子电池、太阳能电池、燃料电池、氢能）以及能源高效利用中的关键技术；在环保领域，纳米技术将用于治理原来难以治理的水、空气和土壤污染。在生物医学方面，纳米技术将用来发展疾病早期诊断技术、组织器官修复与低毒高效治疗技术等。
各发达国家均对纳米科学技术发展进行了战略性布局，纷纷设立纳米科学技术计划支持其发展。至今，发布国家级纳米科学技术发展规划的国家已达60多个。
当前世界纳米科学技术的发展呈现出以下特点：纳米科学技术向各个领域快速渗透，由单一技术向集成技术转变；多学科交叉，集中解决重大的科学挑战问题或孕育重大突破的应用技术；强调以应用为导向，形成基础研究-应用研究-技术转移的一体化研究模式；由基础研究向应用研究及产业化的转变，全球大型企业越来越重视纳米技术，产业化步伐明显加快。
“十一五”期间，我国在纳米基础研究方面做出了一系列原创性的重要成果，在国际上产生重大影响，如发现了纳米金属铜的超延展性，以及通过纳米技术提高相关材料导电性的新方法；“拍摄”到能够清楚分辨碳原子间单键和双键的分子图像；碳纳米管器件研究进入国际半导体发展路线图；合成了碳材料“家族”的又一个新的成员——石墨炔；揭示了蜘蛛丝集水的“多尺度协同效应”机制；提出了“纳米限域催化”的新概念，并应用于催化剂的创制，成功解决了重整氢气中微量CO造成燃料电池电极中毒失活的国际性难题；合成出新型纳米抗肿瘤药物，为肿瘤治疗提供了新的手段和策略。至“十一五”末期，发表的SCI论文总数世界第一，被引频次位居世界第二。我国纳米科学技术专利授权数量已位居世界第二，并制定了一系列国家和国际标准。
针对国家重大战略需求，开展了一系列纳米科学技术战略高技术研究，攻克了一系列关键技术难题，取得了一批具有自主知识产权的研究成果，许多研究成果展现出广阔的产业化应用前景，例如：艾滋病的快速低成本定量检测、基于碳纳米管的手机触摸屏、电力绝缘子防污闪纳米涂层技术、煤制乙二醇关键催化剂、应用于锂离子电池的碳纳米管复合导电剂等纳米技术获得了规模化应用。
建成一批国家级纳米科学技术基地。在北京建立了国家纳米科学中心，在天津建立了国家纳米技术与工程研究院，在上海建立了纳米技术及应用国家工程研究中心，在苏州建立了国家纳米技术国际创新园，逐步形成了我国纳米科学技术研发平台体系，有力推动了我国纳米科学技术的快速发展，促进了纳米科学技术产业化进程。
与此同时，我国在纳米器件、纳米电子学、纳米相关装备制造等领域与发达国家相比尚有差距。支撑纳米科学技术发展的检测与加工等仪器严重依赖欧美、日本等国家。
二、总体思路与发展目标
（一）总体思路
继续贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，围绕我国经济与社会发展重大战略需求和世界纳米科学技术的重大前沿基础科学问题，以深化基础研究和促进产业化为主线，促进纳米科学技术与经济相结合，鼓励相关仪器装备研制创新，发挥我国在纳米科学技术领域的高水平基础研究优势，突出原始创新，抢占未来科技发展的制高点；推动基础研究-应用研究-技术转移的一体化进程，加快创新性成果的转化速度，促进我国纳米科学技术产业化的进程。
（二）发展目标
在纳米材料、器件和系统、生物医学、测量表征等方面取得国际一流的原创性成果；在信息、生物医药、能源、环境、制造等重要应用领域取得重大进展；促进纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、疾病快速诊断、水净化、高效能源转化等纳米材料、器件与技术的规模化应用；培养一批高水平的学术带头人并形成在国际上有重要影响的研究团队。
三、主要任务
（一）纳米基础科学问题研究
开展纳米基础理论研究，建立纳米结构单元之间相互作用的理论模型，揭示纳米材料构效关系，发展纳米结构加工与制造的新理论、新方法，探讨生命过程中的纳米-生物界面效应及纳米生物医学方向的基本过程与基础理论问题。
（二）先进功能纳米材料
开展多尺度、多层级纳米材料和系统的基础研究，纳米材料及制品服役性能和失效机理分析；在功能纳米结构和材料的构建，及与之相应的电学、光学、热学、力学性质研究方面开展基础研究；热力学稳定纳米体系的成因、规律和普适性探讨，纳米材料取向结合新机制的动力学研究，表界面作用与纳米材料的相变机制及其稳定性研究。
（三）纳米检测与加工方法、装备与标准
发展新的测量原理、方法，实现纳米尺度基本物性的定量化测量；发展电子学、生命科学、环境科学和能源科学所需要的纳米计量/分析方法；发展纳米标准/参考物质和相关纳米技术标准，形成纳米技术标准化体系；开展纳米尺度的基本物理量的溯源计量研究；稳定、规模化制备纳米材料的共性装备、技术与标准；高时间分辨、高空间分辨的纳米表征方法和检测设备。
（四）纳米信息材料与器件
发展基于新逻辑、新原理的纳米器件；基于量子效应的器件信息处理理论和纳米器件性能的建模计算；纳米信息材料及器件的关键制造技术；纳米器件规模化制备和质量控制方法；新型纳米电子、光电器件、传感器件与系统；实现微机电向纳机电系统的融合和过渡技术；纳米器件集成与系统的设计、制备方法。
（五）纳米生物与纳米医学
纳米颗粒与生物活性物质的组装方法；针对恶性肿瘤与心脑血管疾病等重大疾病的多功能纳米定向传递系统；组织器官修复与再生用纳米结构植入物和细胞支架；艾滋病、肝炎等重大疾病的快速、低成本检测用纳米材料与器件；医疗器械用纳米材料与器件；组织修复和再生医学等生物医学纳米技术。
（六）环境纳米材料与技术
发展室内空气污染物、工业源有毒有害气体、动力机械尾气的纳米净化材料及催化净化技术，二氧化碳减排和俘获技术；可饮用水和净水处理技术、重金属离子和农药残留的快速检测方法、土壤中重金属离子和有机污染物固定和去除方法、新型纳米过滤材料及技术等；新型可降解塑料、新型自清洁材料、长效化肥和短效农药等。
（七）能源纳米材料与技术
发展纳米晶太阳能电池、新型薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、热电电池、超级电容器等技术；在节能减排、新型催化剂、传统燃料高效利用方面的纳米新技术等；石油与天然气开采、运输及综合利用方面的纳米新技术；提高二次电池能量密度、动力型电池寿命，发展高效纳米晶储能材料等。
（八）纳米技术应用与开发
以纳米材料、器件与系统在节能环保、新一代信息技术、生物、农业、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业中的关键技术应用为核心。重视纳米技术产品的规范化生产，制订若干重要纳米技术产品标准和安全生产规范。重点发展纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、疾病快速诊断、水净化、高效能源转化等纳米材料、器件与技术的规模化应用和产业化。
（九）纳米技术安全性
在分子和细胞、动物水平上研究纳米材料、纳米药物（制剂）、纳米医学器械、以及纳米产品等与靶器官、靶细胞、靶分子相互作用过程；纳米材料在环境中的产生、迁移、聚集等演化行为与安全问题的相关性研究；建立纳米安全性数值分析模型；纳米材料对生命系统作用的安全性评价体系研究；开展纳米材料和器件的安全性预测与防护研究。
四、保障措施
（一）加强顶层设计，实施好专项研究计划
继续实施纳米研究重大科学研究计划，加强顶层设计与统筹协调，充分发挥“国家纳米科学技术指导协调委员会”的作用，对现有基础研究、应用研究及产业化研究等进行整体布局，面向国家重大战略需求和世界科学前沿，进一步强化重大科学目标导向，完善项目首席科学家负责制及鼓励创新的评价机制，促进系统性、原创性重大成果的产出。
（二）加强基地建设，促进项目、基地、人才结合
继续加强纳米研究基地建设，充分发挥国家重点实验室和纳米研究开发中心等基地的科研平台作用，促进项目、基地与人才紧密结合；强化科技资源开放共享机制，促进科技资源的合理配置和高效利用；引导地方政府和企业积极参与建设纳米技术支撑平台，探索共建纳米科学技术产业化平台的协同创新体系。
（三）加大创新人才培养和引进力度
充分利用各种高层次人才计划，培养和造就一批具有国际视野、能够引领纳米科学技术发展的高水平领军人才，创新体制机制、优化政策环境、强化保障措施，加大海外优秀人才的引进力度，建设国际一流水平的纳米科学技术研究团队。
（四）加强国际合作与科学普及
吸纳优秀外国科学家和海外优秀华人学者以多种方式参与纳米研究重大科学研究计划实施，支持我国科学家参与国际合作和在国际组织中任职，鼓励提出国际合作计划。重视科学普及，弘扬科学精神，将科学普及工作作为重大科学研究计划实施的目标和任务之一，促进全民科学素养的提高。
