大有作为的“小尺度”研究——日本的纳米技术

在材料科学二十多年的发展历程之中,“纳米”(作为一个高频词汇或一个重要的前缀)已经贯穿于化学、物理和工程研究领域。事实上,任何一所材料学研究机构都在致力于原子或分子尺度上的物质合成与设计工作。然而,在某种程度上“小尺度”范围上的研究工作往往需要“大尺度”的探索,日本政府即是在履行此项观点,并在2007年成立了“材料纳米构架研究中心”(International Center for Materials Nanoarchitectonics, WPI-MANA,以下简称该中心)。诺比尔奖获得者——Harry Kroto(该中心顾问)认为该中心已经成为最成功的研发投入之一。

根据中心主任清野正和(Masakazu Aono)教授的介绍,该中心使命是将纳米技术和材料科学有机的结合起来,通过邀请全球顶尖的科学家并为他们提供优良的科研环境来开创前沿的科学研究。来自该中心的优质科研工作以及该中心放眼全球的科学家们铸就了Advanced Materials最新一期的特刊。

目前,该中心已经吸引到两百多位科研人员,其中一半以上的研究人员来自日本以外的国家。

正和教授介绍:为了充分开发纳米技术的潜力,最终的成果将远大于构成要素之和——微小的物质可促使新性能或者新功能的研发。“我们创造‘纳米构架’这个词汇是为了更好地表述纳米科技的创新:这项技术工程着眼于调整纳米尺度上的结构单元(原子、分子簇或者是纳米尺度上功能单元)并通过这些单元间的相互作用来创造新颖的功能”。

各种技术被应用于新物质的创造,其中包括自组织以及利用外部场源,如电场或者磁场。这好比建造一座房屋,为了制造一个复杂而有应用价值的物质,不同种类的材料被仔细地设计和布局。上面的封面图片恰好体现了这个比喻,该中心一所正在被建造的房屋和一个组装完毕的分子链。这张图片既显示了宏观构架又显示了纳米构架。

虽然该中心的科学家们并不建造房屋,但是他们设计和构造的系统具有更广泛的意义。从传感器到催化剂再到“智能”电路板。该中心的科学家们已经充分意识到应用纳米技术的潜力。在这期特刊中,除了众多的研究论文外,还包括一篇社论。诺贝尔奖获得者,该中心顾问Heinrich Rohrer阐述了社会和科学之间的关联以及为研究人员提供建议。同时你还可以发现为什么Kroto如此看重该中心。

客座编辑:

Masakazu Aono (Director General): AONO.Masakazu@nims.go.jp
Yoshio Bando (Chief Operating Officer): BANDO.Yoshio@nims.go.jp
Katsuhiko Ariga (Principal Investigator): ARIGA.Katsuhiko@nims.go.jp
International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA)
National Institute of Materials Science (NIMS)
1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044 Japa

Advanced Materials, Volume 24, Issue 2 ; DOI: 10.1002/adma.v24.2

Xu Guangchen About Xu Guangchen

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。