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超给力!中国已成为纳米技术的领导者

好东西不在个大。这句话用在纳米科学技术领域真是再贴切不过了。纳米科技的尺度在十亿分之一米,比人类的头发丝还细,这种极小尺度上的科技对医学和量子计算等众多领域都有巨大的影响。



“一系列统计数据显示,中国已成为当今世界纳米科学与技术进步的重要贡献者和世界纳米科技研发前沿大国之一;未来将进一步统筹推进纳米科技领域的基础研究、技术创新和成果转化,充分发挥纳米科技对科技经济发展的推动作用。”8月17日,在国家纳米科学技术指导协调委员会主办,国家纳米科学中心承办的第八届中国国际纳米科学技术会议(ChinaNANO 2019)上,中国科学院院长、大会主席白春礼指出。


会议前一天还举办了第四届“全球纳米科技中心主任论坛”,论坛发布了由国家纳米科学中心提供专业支持,施普林格自然集团独立编制的《纳米科学与技术:现状与展望2019》白皮书。白皮书指出,得益于政府的战略性规划和持续增长的资金支持,中国已成为纳米技术的领导者,而且在未来无疑将成为一个举足轻重的贡献者。受访专家几乎一致认为,无论是纳米材料合成、纳米电子设备器件、能源转化和储存纳米 材料、纳米医学,抑或是绿色纳米材料的使用,中国已成为纳米技术研究产出的主要贡献者。


纳米研究排名前十的机构


中国占6席


作为对纳米尺度物质的研究,纳米科学是一门交叉学科,并已渗透到了化学、物理学、生物学和生命科学等众多领域,在推动基础科学进步中所起的作用越来越大。


从20世纪90年代全球每年仅发表几千篇纳米论文,到如今的几十万篇论文,各主要科研大国发表的有关纳米科学的研究成果日益增多,这也证明纳米科学与技术正在成为诸多科研大国的研究重点。

白皮书根据自然指数数据,确定了高质量纳米科学研究产出排名前100 位的机构,其中大多数来自美国和中国这两个纳米科学研究大国。2018 年,按照分数式计量(FC)方式计算,在纳米相关研究产出最高的100所机构中,有33所来自中国,30所来自美国,7所来自韩国,6所来自德国,5所来自日本。在前100所机构中,上述八个国家占了88%。


而在全球排名前十的机构中,中国囊括了其中6席,主导地位显而易见。



2018年纳米科学相关研究产出名列前茅的机构


中国科学院包括其所有的下属研究所和国家重点实验室在内,其纳米相关研究的FC排名第一,远远领先于前十大机构中的其他机构。


整体而言,全球比较的结果表明,美国和中国在纳米科学和技术研究领域,包括高质量的研究产出,处于领先地位,而中国的增长尤其明显。


物理科学领域的纳米论文数量最多


为了了解纳米科学对基础科学的贡献,研究人员分析了自然指数追踪的高质量论文来检验纳米科学在四个主要自然科学领域——化学、材料学、物理科学及生命科学领域的研究产出和增长情况。


在四大研究领域中,物理科学领域的纳米论文数量最多。



2012-2018年各研究领域纳米科学论文的数量


这是因为几乎所有的材料科学论文和许多化学论文,根据定义都可以归类为物理科学。


需注意的是,生命科学领域的纳米论文虽然是四大领域中数量最少的,但从2012年的约610篇增加到了2018年的1560篇左右,翻了一倍有余。生 命科学是四大研究领域中增速最快的,也是唯一一个纳米论文数量持续增长的研究领域。究其原因,这得益于纳米医学和纳米诊断研究的蓬勃发 展,如纳米材料在药物递送中的广泛应用。


总体来说,作为一个宽泛的研究领域,物理科学在纳米科学研究产出中所占的数量和比例都是最大的。但在考虑到研究领域规模后,我们看到纳米科学和技术在材料科学中占据着主导性地位,这一点体现在使用纳米科学和技术的材料科学论文比例在不断扩大。纳米科学和技术对生命科学研究产出的贡献虽然看起来较小,但增长稳定。这一趋势表明纳米科学的交叉学科性质越来越明显,促进了多重基础科学领域的发展。


电子器件是最热门的纳米技术应用


从纳米片到纳米管,纳米材料有着众多的物理形式与种类,因此也具有各种不同的用途,它们可以用作能源转化中的催化剂,也可以用作电子设备中的纳米器件。


根据2010年到2018年所发表的论文,可以发现纳米材料的热门应用包括电子器件、催化、药物递送、光电子器件以及储能。探究电子器件应用的论文数远超过其他的热门应用,相关论文数从2010年的不到 31700篇增加到2017年的86000篇以上,增长逾170%。虽然这一数字在2018年回落到了82000篇以下,但以相关研究产出来衡量,电子器件依然是最热门的纳米技术应用。



2010年至2018年专利申请中的热门纳米技术应用


通过分析专利数据,可以发现热门的纳米应用领域包括电子器件、药物递送、涂料、催化和诊断。虽然与电子器件相关的纳米专利数量和同类的纳米论文数量一样排名第一,但是药物递送和诊断这类生物医学相关的纳米专利申请数也十分可观。这体现了对医疗健康领域应用的集中关注,以及生物医疗产业对技术创新的显著需求。


白皮书指出,预计到2024年,纳米技术对世界经济的贡献将超过1250亿美元 。有了人工智能的助力,纳米技术将释放更多潜力,或将在可持续农业、智慧城市、数字化生活等方面起到越来越重要的作用。坚持审慎的发展道路,纳米技术必将打造出更加美好的生活和环境。


本文作者:科技日报记者 陆成宽

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