2025年5月，美國國家科學(xué)院發(fā)布《國家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI）四年期審查（2025年）》，該報告應(yīng)白宮科技政策辦公室委托撰寫，是自2002年以來對NNI執(zhí)行成效所進(jìn)行的第七次系統(tǒng)評估。報告強(qiáng)調(diào)通過更新和擴(kuò)展納米科技基礎(chǔ)設(shè)施以保障美國在全球科技領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，全面評估過去四年NNI的實(shí)施成效，并就未來政策發(fā)展提出建議。

一、背景與發(fā)布機(jī)構(gòu)

國家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI）是美國自2000年啟動的跨機(jī)構(gòu)戰(zhàn)略性科技投資項(xiàng)目，旨在通過協(xié)調(diào)聯(lián)邦各部門資源，推動納米科學(xué)研究、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與技術(shù)商業(yè)化。通過構(gòu)建統(tǒng)一的目標(biāo)、優(yōu)先事項(xiàng)與戰(zhàn)略框架，NNI實(shí)現(xiàn)了多部門協(xié)同發(fā)展美國納米技術(shù)研究的能力，同時充分發(fā)揮各機(jī)構(gòu)的資源與專業(yè)優(yōu)勢。

值得注意的是，該法案并未設(shè)立獨(dú)立資助機(jī)構(gòu)，而是明確要求各參與機(jī)構(gòu)從其現(xiàn)有預(yù)算中撥款支持NNI相關(guān)工作。該邏輯也體現(xiàn)在教育培養(yǎng)方面，美國極少設(shè)置獨(dú)立“納米技術(shù)”專業(yè)，而是鼓勵學(xué)生在工程、物理、化學(xué)、材料科學(xué)和生命科學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科中發(fā)展納米技術(shù)能力。

本次評估由國家材料與制造委員會主持，13位專家組成評估委員會，評估內(nèi)容覆蓋納米技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施體系，包括人員、設(shè)備、場地與服務(wù)機(jī)制。評估工作歷時9個月，組織14場公開聽證會、1場全國性線上研討會和33次閉門討論，廣泛聽取國家科學(xué)基金會、能源部等機(jī)構(gòu)及用戶反饋。

二、美國納米技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略地位與階段成就

報告回顧指出，美國政府自2000年以來在納米技術(shù)領(lǐng)域累計(jì)投入逾400億美元，助力形成涵蓋微電子、能源、生物醫(yī)藥、量子信息、安全防護(hù)等前沿方向的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)成果。

納米技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)性作用也體現(xiàn)在多個諾貝爾獎成果中，如2007年“巨磁阻”效應(yīng)、2010年石墨烯實(shí)驗(yàn)、2014年高效藍(lán)光LED、2016年分子機(jī)器、2017年冷凍電鏡、2023年量子點(diǎn)合成、2024年蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，以及2023年mRNA疫苗相關(guān)成果等。值得指出的是，上述諾貝爾獎成果雖不直接源于NNI資助項(xiàng)目，但均體現(xiàn)了納米技術(shù)在多個前沿領(lǐng)域的關(guān)鍵地位，也凸顯出相關(guān)研究基礎(chǔ)設(shè)施對跨學(xué)科科學(xué)突破的重要支撐。事實(shí)上，許多關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)的研究工作早在獎項(xiàng)頒發(fā)前數(shù)十年即已開展。

據(jù)NNI評估，僅2017年全美就有超3700家公司從事納米技術(shù)研發(fā)，雇傭員工超17.1萬人，營收達(dá)420億美元。另有獨(dú)立研究指出，2002-2022年間納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)累計(jì)營收接近1萬億美元，遠(yuǎn)超同期政府投資，展現(xiàn)顯著經(jīng)濟(jì)回報。

三、本輪評估聚焦內(nèi)容與方法

此次評估首次以“基礎(chǔ)設(shè)施”為核心議題，系統(tǒng)梳理美國納米科研支撐體系的資源分布、服務(wù)能力與使用現(xiàn)狀，識別制度性瓶頸與服務(wù)障礙。報告指出，科研基礎(chǔ)設(shè)施不僅涵蓋高端設(shè)備，也包括專業(yè)人員、用戶服務(wù)、遠(yuǎn)程訪問機(jī)制與長期可持續(xù)投資路徑。評估目標(biāo)在于提出具有可操作性的政策建議，為NNI今后改革與立法提供依據(jù)。

四、美國納米基礎(chǔ)設(shè)施體系全貌與現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

聯(lián)邦層面的國家納米科技基礎(chǔ)設(shè)施主要包括：能源部五大納米科學(xué)研究中心（NSRC）、國家科學(xué)基金會支持的16個大學(xué)平臺（NNCI）、由國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）管理的納米科技中心，以及衛(wèi)生與公眾服務(wù)部下屬國家癌癥研究所的納米技術(shù)表征實(shí)驗(yàn)室（NCL），設(shè)施覆蓋全國30余州。

此外，大量高校依托自身經(jīng)費(fèi)與歷史項(xiàng)目積累，也構(gòu)建了開放共享的納米科研平臺。報告指出，這些設(shè)施在數(shù)量與服務(wù)能力上甚至超過聯(lián)邦資助體系，是美國納米科研生態(tài)的重要組成部分。

但當(dāng)前體系也暴露出諸多挑戰(zhàn)：一是設(shè)施分布碎片化，用戶難以全面了解資源信息；二是技術(shù)人員緊缺，影響設(shè)施運(yùn)行效率；三是設(shè)備老化，難以滿足AI、量子芯片等新興需求；四是行業(yè)參與度仍偏低，尤其對中小企業(yè)與非一流高校吸引力有限。

五、科研與產(chǎn)業(yè)支撐能力及關(guān)鍵應(yīng)用趨勢

報告強(qiáng)調(diào)，納米基礎(chǔ)設(shè)施正廣泛服務(wù)于半導(dǎo)體制造、人工智能器件、清潔能源、基因治療與生物成像、智能農(nóng)業(yè)等新興方向。這些研究對基礎(chǔ)設(shè)施提出更高要求，包括多模態(tài)成像、跨尺度數(shù)據(jù)整合、高通用性設(shè)備與智能化系統(tǒng)集成。

報告特別指出，AI與納米技術(shù)深度融合已成為新趨勢。通過引入機(jī)器學(xué)習(xí)，科研人員可更高效處理材料結(jié)構(gòu)與器件性能數(shù)據(jù)，而這類研究對基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平要求極高。

六、使用壁壘與公平接入問題

盡管納米設(shè)施原則上對外開放，但實(shí)際使用中仍存在顯著壁壘：一是用戶對可用資源認(rèn)知度不足；二是非一流高校與初創(chuàng)企業(yè)面臨財(cái)務(wù)、人員、差旅等多重門檻；三是制度復(fù)雜，涉及產(chǎn)權(quán)、合同、遠(yuǎn)程服務(wù)等程序繁冗；四是缺乏專項(xiàng)補(bǔ)助機(jī)制，用戶使用意愿受限。

這些問題限制了科研資源的公平分配與效率釋放，也影響了未來人才梯隊(duì)的建設(shè)。

七、政策建議與未來展望

為強(qiáng)化國家納米基礎(chǔ)設(shè)施體系的公平性、效率性與可持續(xù)性，報告提出如下重點(diǎn)建議：

√資源整合：由國家納米技術(shù)協(xié)調(diào)辦公室牽頭，建立全國納米設(shè)施地圖與信息平臺，展示設(shè)施分布、儀器清單、服務(wù)政策，提升可見度與可獲取性；

√立法修訂：建議國會兩年內(nèi)重新授權(quán)NNI，將其轉(zhuǎn)型為“國家納米基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃”，明確其基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)向；

√能力升級：聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先資助新興技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備（如AI材料分析、納米生物成像、量子加工工具）；

√考核機(jī)制改革：在設(shè)施評估中引入用戶多樣性、共享度與服務(wù)覆蓋等指標(biāo)；

√用戶激勵機(jī)制：設(shè)立專項(xiàng)差旅或使用津貼，降低非一流高校、地區(qū)機(jī)構(gòu)的接入門檻；

√技術(shù)人員保障：提升設(shè)施運(yùn)維人員的職業(yè)發(fā)展空間與崗位穩(wěn)定性，強(qiáng)化“人+設(shè)備”的運(yùn)營一體化邏輯。

總體來看，報告指出，美國下一階段能否延續(xù)納米技術(shù)優(yōu)勢，關(guān)鍵在于“基礎(chǔ)設(shè)施的再投資與普惠化”。如報告總結(jié)所言：“如果說過去二十年定義了專家使用納米工具的邊界，未來二十年將決定所有科研人員能否高效使用這些工具?！?/p>

參考資料：

1、National Academies. Securing U.S. Nanotechnology Leadership Through Renewed and Expanded Infrastructure — New National Academies Report. 20250520. https://www.nationalacademies.org/news/securing-us-nanotechnology-leadership-through-renewed-and-expanded-infrastructure-new-national-academies-report

2、National Academies. Quadrennial Review of the National Nanotechnology Initiative (2025). https://www.nationalacademies.org/projects/DEPS-NMMB-23-01