在國內(nèi)最暢銷的長篇科幻小說之一《三體》中有這樣一段情節(jié)。
某天,專門進(jìn)行納米材料研究的國家科學(xué)院院士汪淼在攝影時目擊了無法用科學(xué)解釋的“幽靈倒計(jì)時”。這個倒計(jì)時不僅出現(xiàn)在汪淼拍攝的膠片上,甚至還無時無刻出現(xiàn)在他眼前。
陷入困惑的汪淼拜訪了通過“科學(xué)邊界”組織認(rèn)識的物理學(xué)家。經(jīng)過提示,汪淼發(fā)現(xiàn)只有將自己負(fù)責(zé)的納米中心主體實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)停止,倒計(jì)時才會消失。
原來,“幽靈倒計(jì)時”是外星三體人對汪淼的一個警告。因?yàn)橥繇档募{米試驗(yàn)若繼續(xù)深入,研究成果最終會使人類具有大規(guī)模進(jìn)入太空的能力,從而對三體人構(gòu)成威脅。
回到現(xiàn)實(shí),如果說現(xiàn)今地球上有一個地方的納米試驗(yàn)會讓外星人膽顫進(jìn)而也發(fā)出一個警告,那么這個實(shí)驗(yàn)室非美國加州納米技術(shù)研究院(California NanoSystems Institute,CNSI)莫屬。
納米突擊隊(duì)
CNSI創(chuàng)建于2000年,是美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)和加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)聯(lián)合運(yùn)作的研究中心。CNSI資金來自于加州政府、產(chǎn)業(yè)界和投資公司的共同扶持,以鼓勵工業(yè)界和高校的合作,促進(jìn)納米產(chǎn)業(yè)的快速商業(yè)化為使命,通過網(wǎng)絡(luò)式合作推動納米技術(shù)的研究與發(fā)展。
只有在這里,我們才能如此近距離地感受到納米技術(shù)改變世界的巨大能量與潛力。
CNSI的工作主要聚焦于4個有針對性的、與納米技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域。它們分別是能源、環(huán)境、健康醫(yī)學(xué)與信息技術(shù)。
納米技術(shù)正在使可再生能源的替代形式發(fā)生改變。目前,在這一領(lǐng)域取得的成果已經(jīng)使材料得到更好的發(fā)展,工作效率更高,成本更低。CNSI在能源方面的研究主要包括太陽能、三維電池、生物燃料以及車載儲氫。
納米技術(shù)也為當(dāng)今全球面臨的諸多環(huán)境問題提供了解決方案,F(xiàn)存的環(huán)境問題包括燃燒化石燃料導(dǎo)致的溫室氣體排放,以及如何在不破壞環(huán)境的情況下有效使用自然資源。納米技術(shù)在保護(hù)環(huán)境和使人類足跡最小化方面提供了很多好處。CNSI在此領(lǐng)域主要關(guān)注海水淡化、水過濾、納米毒理學(xué)以及二氧化碳的捕獲。
在健康醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,納米技術(shù)被用來開發(fā)用于早期癌癥檢查的傳感器,以及包括糖尿病和心臟病在內(nèi)的治療方法。此外,納米技術(shù)還被用于傳染性疾病的疫情管理。在診斷和檢測方面,CNSI致力于在生物傳感器和無透鏡成像方面的努力;在治療方面則專注于對介孔二氧化硅納米顆粒的研究等。
新的、高效的電子技術(shù)是將科幻小說變成現(xiàn)實(shí)的途徑。對納米技術(shù)的研究,不僅使創(chuàng)新和發(fā)明來得更快、更節(jié)能,也會使其尺寸越來越小,足以放入手掌和口袋。在這一領(lǐng)域,CNSI的研究包括硅光子學(xué)、納米壓印光刻技術(shù)、石墨烯的大規(guī)模生產(chǎn)、新型碳材料以及自旋電子學(xué)等。
2007年,CNSI在UCLA的研究開啟嶄新的局面,這里成為8個服務(wù)工業(yè)界和高校的核心設(shè)施所在地。17000平方米的研究空間內(nèi)設(shè)有一個260座的劇院,干、濕實(shí)驗(yàn)室,設(shè)備齊全的會議室。三層核心設(shè)備區(qū)配備電子顯微鏡、原子力顯微鏡、X射線衍射儀、專業(yè)光學(xué)顯微鏡,以及CNSI為項(xiàng)目打造的100級和1000級潔凈室。此外,UCLA校園還為CNSI資助了16名共同聘任的科學(xué)家,以確保研究院掌握先進(jìn)的專業(yè)知識。因?yàn)镃NSI深知這是納米產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)和對抗激烈的國際競爭的最根本因素。
CNSI最具創(chuàng)新之處還在于將科學(xué)研究、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化投資有機(jī)融合為一體。CNSI建立了3個開放式平臺:科研平臺、成果轉(zhuǎn)化與教育交流平臺和投資產(chǎn)業(yè)化平臺。目前,其已成為美國科研經(jīng)費(fèi)最充足、與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)系最緊密的先進(jìn)技術(shù)中心之一。
中國情緣
那么,什么是納米技術(shù)?它是否真如外星人所想的那般強(qiáng)大?
納米技術(shù)是指在0.10~100納米尺度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子運(yùn)動規(guī)律和特性的技術(shù),是近20年發(fā)展起來的前沿性、交叉性新興科學(xué)領(lǐng)域。
隨著納米科學(xué)與技術(shù)的深入發(fā)展,人們認(rèn)識到納米尺度空間為信息技術(shù)、生物技術(shù)和材料技術(shù)的相互交叉和滲透提供了良好的機(jī)遇。
全球科學(xué)界也意識到,納米技術(shù)的應(yīng)用將在生物醫(yī)藥領(lǐng)域率先獲得突破,這種突破將引導(dǎo)信息技術(shù)、納米電子、納米材料等應(yīng)用性研究的深入發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化?梢哉f,納米技術(shù)將成為未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)和國民經(jīng)濟(jì)的動力源泉。
2005年6月,由浙江省人民政府、浙江大學(xué)和CNSI三方聯(lián)合共建的科研實(shí)體——浙江加州國際納米技術(shù)研究院(Zhejiang-California International NanoSystems Institute,ZCNI)經(jīng)浙江省人民政府批準(zhǔn)設(shè)立。ZCNI由浙江大學(xué)管理,參照CNSI等國際一流研究機(jī)構(gòu)的管理模式和機(jī)制,獨(dú)立運(yùn)行。
對于ZCNI這個有著自己血統(tǒng)的中國孩子,CNSI可謂相當(dāng)盡心盡力。不僅參與到ZCNI國際合作研究平臺、科技成果轉(zhuǎn)化與交流平臺、科技投資與產(chǎn)業(yè)化平臺的建設(shè)中來,更是為其提供高級研究人才和先進(jìn)技術(shù),以及運(yùn)作模式和管理機(jī)制方面的經(jīng)驗(yàn)。
得益于CNSI的鼎力相助,2007年12月,ZCNI被科技部和國家外國專家局認(rèn)定為國家級國際聯(lián)合研究中心,成為全國納米領(lǐng)域唯一一家國家級國際聯(lián)合研究中心。■