|
工业原材料 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
本产品全部新闻
|
|
|
|
|
南非制定纳米科学技术重大发展战略 |
|
| http://cn.newmaker.com
4/30/2006 10:38:00 AM
中国科技信息网
|
|
据南非工程技术新闻网站2006年4月28日报道，诺贝尔奖得主美国物理学家理查德·费曼教授于1959年12月29日在美国加州理工学院给美国物理学会所做的《在底部还有很大的空间：进入物理学新领域的一个邀请》（后来发表在加州理工学院《工程和科学》期刊1960年2月号上）的演讲，第一次提出了纳米的概念，到现在已经有46年时间了，费曼教授的演讲有效的开启了对纳米科学和纳米技术领域的研究。
费曼教授在他的演讲中说：“我所要谈论的是，在一个很小的等级上处理和控制物质的问题。”这一等级就是今天的纳米级别（纳米级别意味着十亿分之一个单位，或者说1纳米等于0.000000001米也就是十亿分之一米的级别），问题的关键在于，物质的性质在纳米级别上时同物质在正常水平下的性质是完全不同的。费曼教授指出：“在一个很小的空间里可以携带大量的信息，这是生物学家们所熟知的，但在我们能完全弄清楚这里面是怎么回事前，我们先要解开这个谜团，这里面的机理是什么，在一个很小的细胞中，复杂的生物体组织的所有信息都可以被储存在里面，包括人体在内。生物学上可以将信息写入一个很小等级细胞的例子使我得到灵感来考虑一些可能的事物。生物学不仅仅是简单的写入信息，生物学研究的是这一过程如何进行的。一个生物学系统有可能并不大，许多的细胞也十分微小，但这些细胞十分活跃，它们制造出不同的物质，它们到处游荡，摆动。而且做出各种不可思议的事情来——这些都是在一个很小的级别上。同时，它们还储存信息。考虑到我们可以在一个很小的级别上做我们想做的事情的可能性——我们可以在这个级别上制造物体！”
在费曼教授的论文里，他反复强调设计和制造纳米级别的汽车。而就在这个月，来自美国德克萨斯州休斯顿赖斯大学的科学家们宣布，他们已经制造出了一辆由光动力驱动的纳米汽车。这辆纳米汽车只有3×4纳米的大小，有一个坚硬的底盘，四个能自由转动并相对独立的炔轮轴，由碳分子构成的四个轮子。这辆纳米车由转向轮中的分子框架提供助力，使得底盘能够直线前进——当点火后这个分子框架或者说车轮开始以一个方向旋转，使得纳米汽车前进。如果把20000辆这样的纳米汽车并排，它们的长度也只有人类头发丝的直径那么长。
从费曼教授提出纳米汽车的概念到赖斯大学第一辆纳米汽车的出现整整花了45年多时间，可以想见科学家们需要克服多少困难才能将纳米提议转变成纳米实践。事实上，作为我们所知道的这些术语如纳米科学和纳米技术，科学家们真正在全球范围内开始研究它们是在上世纪九十年代。
在南非，虽然一些纳米级别的微电子研究活动在上世纪八十年代晚期和九十年代早期就开始了，但纳米级别的研究真正开始是在几年后，大约1998/9年的样子。到2002年，在南非充足的研究人员和工程项目开始进行，以专业组织的形式正式全面开展在这一领域的研究，所以“南非纳米技术计划”（South African Nanotechnology Initiative——SANi）也在这一年正式启动。“南非纳米技术计划”是一个广泛的、“基础的”联合计划，并发展了一个由科学家、工程师、技术专家组成的网络体系，这些专家们都活跃于纳米研究领域或者对纳米技术的研发十分感兴趣。
2003年，SANi同南非科学与技术部（DST）一起举行了第一次会议，讨论关于在南非制定一个框架或战略来支持纳米科学和纳米技术发展的可能性。在该框架的过渡时期，南非的各个大学和科学委员会发展和执行不同的纳米级别研发工程，他们可以从不同的部门得到资助，如国家研究基金会（NRF）下属的重点研究领域项目或者南非科学与技术部（DST）下属的前沿科学项目，以及从一些主要的公司获得资助。
今天，南非主要的纳米科学和纳米技术研发中心是：开普敦大学、西开普大学、斯坦林布什大学、金山大学（University of Witwatersrand ）、比勒陀利亚大学、祖鲁兰大学和林波波大学；iThemba实验室、科学和工业研究委员会（CSIR）以及明泰（Mintek）科学理事会。
纳米科学和纳米技术领域的潜力是如此之大，以至都不能忽略不管。我们可以看到一些突出的事实，欧洲各国、日本和美国这些国家据报道每年花在纳米科学和纳米技术上的费用超过了6亿美元。对赖斯大学的纳米汽车有人可能会认为是一个玩笑，但事实并非如此：赖斯大学的科学家们在纳米级别开发出了一种基础的、自力推行的机器，这对于医药、纳米电子以及其他一些领域的多样、实际应用十分重要。在英国，东安格利亚大学的一个由戴维德•拉塞尔教授带领的研究小组开发出了一种依靠金纳米粒子的毒素探测器。这个小组的研究结果将于最近在伦敦举行的工程学和物理科学研究理事会的会议上公布。这些金纳米粒子每一个只有人类头发丝直径的五千分子一长，被穿上了糖分子外衣，可以用来探测不同的生物物质，这些被研究的物质同一种弱性溶液相混合，这些溶液里含有糖分子外衣金纳米粒子、毒素、细菌或病毒，这些病毒依附在了糖分子上，混合后，溶液的性质被改变了而且还引起了颜色变化。
明泰纳米科学部门负责人戴文－考普顿博士说：“明泰也有类似的项目，该项目从2003年开始运作，并同利物浦大学，以及其他一些在基于金粒子生物标签领域领先的研究机构间进行合作。当东安格利亚大学的研究小组将重点放在了‘糖分子外衣’金纳米粒子上时，明泰和利物浦大学已经开发出了一种包裹金纳米粒子的普通技术，这使得给这些金粒子标签穿上不同的外衣成为可能，这也使得更宽范围的探测器的发展成为可能。”
在医学领域，磁纳米粒子已经被用来攻克肿瘤细胞，这些磁纳米粒子被注射到癌细胞中，然后使用外部交互磁场进行作用，这一过程引起了纳米粒子的能量损耗，这些能量以热能的形式散发出来，并杀死癌细胞。在不久的将来，碳纳米管将被用来运载化学药品并注入到个别的癌细胞中，可以有效杀死癌细胞，但不会引起像目前使用的化疗给病人带来的副作用。（这种纳米管可以由赖斯大学开发出来的纳米汽车驱动进而到达那些目标癌细胞）。同时，纳米机器可以被很好的用来帮助捍卫人体的免疫系统，帮助攻击并摧毁那些入侵的病毒和细菌。
纳米技术还将给许多产业带来彻底的变革，提高生产效率，改善最终的产品质量，降低能源消耗，减少污染以及创造出新的产品和产品的新的应用。目前南非的一些主要的大公司已经开始支持或者自己从事对纳米技术的研发。一些主要的采矿公司包括盎格鲁阿善提公司、黄金地公司、哈默尼黄金公司正帮助明泰发起AuTEK项目以开发出黄金的新的应用，这个项目包括金纳米技术工程、当地的石化巨头Sasol公司对催化作用发面的纳米技术也十分感兴趣；南非的造纸和纸浆跨国公司Sappi钟情于纳米技术有很多理由，但其中最大的原因就是希望能用纳米技术使得纸张应用的发展进入一个全新的领域、涂料公司Plascon对于纳米技术改良涂料和涂层十分感兴趣。同时，汽车产业也表示了对纳米技术领域的兴趣。
这些兴趣有些互相交迭，AuTEK项目中有一个工程涉及对基于纳米金粒子药物特殊性质的调查，尤其是这种物质在抗癌方面的作用。对于Sappi公司来说，通过将纳米传感器植入树木可以改善对森林的管理（例如可以给树木疾病提供前期预警），而且纳米粒子可以改善造纸过程的效率，同时减少污染物质的产生。纳米技术还可以改善从废纸中去除墨迹和污染物质。更进一步来说，纳米外衣可以产生防水和防油的纸张（可以想象一下，防水的纸张），而且纳米墨水可以使得在纸上印刷低成本的电子信号。
开普敦大学（UCT）物理学系目前正忙于一项重点纳米技术工程，该工程将纳米微粒硅用于印刷好的电子信号上——这些纳米粒子模仿大块的硅原子，从而避免了价格昂贵的真空沉积过程，这一过程通常在生产电子电路中需要用到。这一技术的主要应用将使得低成本的光电电池（太阳能电池）制造和在纸上的印刷变得更为容易。在开普敦大学物理系最近开始的另一项工程，涉及对惰性纳米沉积物使金属变硬的研究，在这个研究中，这些沉积物都是些固态惰性气体（氩、氖、氪、氙），它们成晶体状排列，每个纳米粒子相隔3纳米，从而形成了一个化学矩阵。（这一技术的研究于上世纪八十年电在英国也进行过，但是用于其他的目的）。同时开普敦大学化学系的所有化学工程师也正致力于一个研究工程，使用金和铂等金属纳米粒子作为催化粒子。祖鲁兰大学主要集中于纳米材料的研发，而林波波大学则主要聚焦于计算机材料模拟方面的研究。
对于南非科学和工业研究委员会（CSIR）来说，其有自己的“纳米论坛”，这个论坛为巩固＆进一步发展科学委员会的自有纳米活动而服务。纳米论坛下属有四个小组委员会，每一个小组委员会负责纳米领域相关的一个不同问题——如地区和国际工程协作，包括资金筹集、人力资本和发展基础设施地位、公众和公司股东之间的争论以保证一个共同的位置问题、健康安全和环境网络的发展等。
出于十分明显的理由，纳米科学和纳米技术需要十分精确的测量技术，CSIR国家度量实验室（NML）在发展其在‘纳米度量’中的能力发挥着积极的作用，这一领域不仅需要高度专业的专职人员还需要特定的精密仪器。NML目前拥有一系列广泛的分析工具，完全有能力在纳米级别上进行测量，其中包括一个高分辨率的扫描电子显微镜，一个扫描螺丝钻电子微探针、一个原子显微镜以及相配套的测量仪器。还有一些补充仪器包括用于化学分析的扫描电子光谱仪，X射线衍射及辉光放电光学发射光谱仪。因此NML可以提供必需的度量手段，使得有意义的纳米科学试验和纳米技术测试成为可能。
此外，CSIR国家激光中心也涉及纳米技术领域，使用其激光制造碳纳米管以及用激光作为生物纳米装置的电源，这些项目都在发展中。（2006年3月24日的《Engineering News》上面有具体介绍）。值得注意的是，在南非，许多纳米科学和纳米技术研发项目是同海外的研究机构合作开展的。
SANi主席戴维德－布里敦说：“不同的SANi成员参与了南非同欧盟国家、伊朗、日本、韩国之间的双边纳米项目，以及同印度和巴西进行的三边合作项目。在其他一些项目上，我们同英国以及法国的研究机构进行了合作，我们成员的合作者几乎遍布全世界。”这些双边和三边合作项目属于政府间的合作，通常采取资助研究人员出去访问、人员交换、参加研讨会的形式进行，真正的项目研发资金来自于各自政府的研发预算。
但是随着所有这些研发工程不断向前发展，将主要围绕该部门的需求、要旨、国家结构或战略展开讨论。本月初(4月)制定的国家纳米技术战略将使纳米技术的研发在三年后收到成效。在未来的三年中，南非政府将向纳米技术投资4.5亿兰特。布里敦兴奋地说：“预算比我们最大胆的预期还要多。”
科学与技术部副部长德里克-汉纳肯在文件生效仪式上称，“国家纳米技术战略强调加强基础研究并培养高科技产业人才储备，从而促进国家未来竞争力的提高并改善人民的生活质量，该战略将在国家创新体制下充分利用现有的人才力量。”他确信增加纳米技术投资是很重要的，他说：“不光要增加纳米技术投资，同时还应制定相应的措施，这样才能保障纳米技术能够允分应用于 改善穷人的生活。” 他指出：“在韩国，纳米技术领域的研究主要集中于社会发展方面以及工业增长方面的应用。”
这个战略包括四个主要的焦点领域：第一个焦点是设立“特色中心”，配备按地理分布的多用户设备，为研究者提供必要的高级器材来完成设计、合成、塑造、模拟和制作纳米产品等工作；第二个焦点是设立研究和创新网络，促进传统学科（如物理、化学、生物和医学）、机构和科研小组之间的协作。纳米科学和纳米技术涉及不同的学科之间的合作问题；第三个焦点是通过国家或私人对本科生和研究生研究工作的投资，通过刺激本领域的合作研发，为提高专业能力和发展专业技术提供动力；第四个焦点在于实施几个“旗舰工程”，展示纳米技术能为南非经济发展和人民生活质量提高带来益处。
这些工程首先应围绕水利、能源、健康、化学、生物采矿和高级加工业等领域开展。布里敦强调说：“这些优先发展的领域是基于国内已经展开的研发工程以及地方社会和工业的需要。”汉纳肯还承诺，国家正努力塑造一个良好的政策环境来发展和培育国家知识产权体制，形成一个积极有效的研发创新程序，使好的见解能够转为经济和社会有价值的产品。
布里敦强调说：“我对南非纳米技术的研发非常乐观，国家战略极大的触动动着我们，这显示了政府对纳米科学和纳米技术的责任与重视。”。费曼在他的著名刊物中形容纳米科学是这样的一个领域：“我们所做的还很少，而理论上我们能做的还很多，纳米科学可以应用于及其广大的领域，现在只是沧海一粟。”他是在半个世纪前说的这话，如今却依然适用。南非正决心充分利用这个领域，和其他国家一起探索和发展纳米科学与纳米技术。
英文原文链接参见：http://www.engineeringnews.co.za/eng/news/today/?show=84667
|
|
|
| 读者评论：共有条评论，
查看全部新闻评论
贴吧 |
| |
| · | 佳工网友 吴辰影
(Email)
于4/5/2010 2:09:00 PM评论说：
| | 希望可以做的更好！(电话：15079169603)
|
||
对 工业原材料 有何见解？请到 工业原材料论坛 畅所欲言吧！
|
