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纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。我国著名科学家钱学森曾指出,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。
当21世纪的前十个年头过去后,我们发现纳米科学技术已然成为推动世界各国经济发展的主要驱动力之一。纳米科技正在日新月异的高速发展,产生了若干新技术变革,促进了传统产业改造和升级,并形成了诸多基于纳米技术的新兴产业,被广泛应用于信息、能源、环保、生物医学、制造、国防等领域。
当前世界纳米科技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。
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。我国“十一五”期间,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,在纳米基础研究方面做出了一系列原创性的重要成果,许多研究成果展现出广阔的产业化应用前景。在十二五规划中,纳米科技仍然是重点孵育的战略性前沿学科。目前已经建成一批国家级纳米科学技术基地,如在北京的国家纳米科学中心,在天津的国家纳米技术与工程研究院,在上海的纳米技术及应用国家工程研究中心,在苏州的国家纳米技术国际创新园。在这些已经具备一定纳米产业规模的城市中,各个高校纷纷建立了纳米科技相关的交叉学科方向,以科研带动应用开发,以科研带动教育普及,将纳米科技的支撑群体从研究生向一般本科生扩展,为即将到来的更大规模纳米科技产业繁荣建立研发平台,做好人才储备。但截止到2012年9月份的SCI论文统计中,我国纳米科技相关的科技论文成果只有近三成(请权威人士考证!!)来自地方高校,说明在目前越来越重视科研的高校教学方向调整大背景下,这仍然是一块方兴未艾的前沿研究热土。
目前纳米科技关注的热点课题方向主要包括:
1纳米基础科学问题的基础理论研究和理论模型建立;
2纳米检测技术与设备研发;
3纳米技术与材料科学的交叉学科研究;
4纳米信息材料与纳米器件的研究与开发;
5纳米科技与生物工程、医疗技术的交叉学科研究;
6环境保护相关的纳米材料开发与纳米毒性检测与防护;
7基于纳米能源材料的新能源研发;
其中,纳米检测技术水平和纳米加工技术能力是所有纳米科学研究的核心竞争力和本质推动力,纳米材料的开发和应用是最具工业化应用前景的研究领域,纳米科技在生物和医药领域的应用研究是目前开展最为广泛的研究热点。
纳米技术和生物及医药工程交叉学科研究的一个有力工具是原子力显微镜,作为一种对样品无需化学标定、染色及物理修饰等特殊处理的纳米级观测平台,原子力显微镜不仅可以进行纳米尺度的三维形貌表征,还可以对纳米材料的力学性质,电磁学性质精确的测量,通过对针尖修饰等技术还可以对不同材料分子间的化学接触特性研究,同时原子力显微镜的“蘸笔”,“刻蚀”等技术也是具有广泛应用前景的纳米加工手段。
本人研究生阶段有幸在中国科学院上海应用物理研究所胡钧研究员指导下接受了系统的原子力显微镜操作技术培训。胡钧老师带领的课题组是国内最早开发并利用原子力显微镜进行生物物理交叉基础科学研究的团队之一,在单分子操纵和检测、定点单分子生化反应控制、单分子物理性质检测等研究领域取得多项国内国际领先的科研成果,课题组的工作基础就是多年摸索和积累的原子力显微镜实验技术,也是我在研究生阶段除了科研能力之外的最大收获。
相对与其它纳米材料科学研究而言,生物纳米材料大多是天然生物分子,可以通过一些简单的生物工程设备分离提取,或者直接在生物公司购买获得,因此在拥有基本的纳米检测工具前提下,此类研究工作可以在短时间内从无到有的快速开展,而且与目前前沿和备受关注的纳米器件、纳米医药、纳米信息学等热点研究领域相关,容易得到学术价值高的研究成果,是初次开展纳米科技研究方向的推荐选择,可以借用“投资少,见效快”这样一句商业广告词概括。
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