(Forum of Young Scientists on Nano Function devices and Related multidisciplinary Problems)

论坛活动纪要
    本次论坛活动于2005年11月13和14日在北京中国科技会堂举行，由中国科学技术协会主办，中国力学学会青年工作委员会、南京航空航天大学纳米科学研究所、清华大学物理系承办。南京航空航天大学郭万林教授、清华大学薛其坤教授和段文晖教授任论坛执行主席。
本次论坛的主要议题是：
1） 纳尺度多场耦合及相关材料器件奇异特性；
2） 纳信息逻辑器件和功能器件新原理、设计、构筑；
3） 纳器件、系统的自组装、表征、测控和环境效应；
4） 生物分子功能系统和分子仿生、分子电子学；
5） 纳器件的应用研究和发展前景；
6） 相关多学科交叉研究前沿课题与合作探讨。
   本次论坛组织这一专题的交叉学科研讨，旨在对核心纳功能器件的新设计原理、新构筑方法、新概念等进行深入探讨，统一认识，寻求发展方向，促进开展纳器件研究的合作，并为组织国家重大基础研究项目凝练科学问题和物色队伍，促进提高原始创新能力。
    为庆祝论坛十周年满百期活动，本次活动举行了简短的开幕式。参加开幕式的有中国科协、国家科技部、国家教育部、国家自然科学基金委的有关领导和专家。中国科协书记处冯长根书记介绍了中国科协青年科学家论坛的起源，回顾了十年来论坛活动在倡导学术民主、鼓励学术自由、促进学术交流合作、培养杰出人才、为国家发展献计献策等方面的重要作用。中国科协书记处前书记张泽院士、教育部科技司雷朝滋副司长、基金委陈克新学科主任、科技部钱小勇博士、北京航空航天大学柯孚久教授等做了祝贺、发言。开幕式由中国科协学会部杨文志副部长主持。
    白以龙院士和北京工业大学副校长张泽院士分别做了特别邀请报告。白以龙院士以“针尖与基体间的力学――游走于分子和连续体之间的力学”为题，提出微纳米尺度上“构件”间各种相互作用的重要性。正是由于对这类基本问题的认识不够，使MEMS/NEMS的发展远未达到人们十年前的预测。微纳系统必须重视功能，传感、致动、控制三方面的发展都很重要，但目前工作主要在传感器件方面，仅有少量的致动研究。产业界对微纳技术有很高的期望，但目前科技界给的不够，呼吁必须改变“能看不能动、能动不能用”的现状。接着，白院士和他的同事汪海英副研究员针对传统力学分析方法的缺陷和存在的问题，以原子力显微镜针尖与固体和液体相互作用的生动实例分析指明探针技术应发展的方向。张泽院士的报告题为“电子显微学在低维纳米材料研究中的应用”。他指出电子显微学在非周期性的晶体、复杂合金结构中缺陷的研究等方面有着非常广泛的应用，并结合自己的工作和国内外重要进展，系统地介绍了高分辨和专用电子显微技术的发展状况。现在消除相差的电子显微镜的分辨率小于1埃，但国内还没有这类高分辨电镜。发展纳米尺度的结构、成分、电子结构的综合分析方法对未来纳米科学的发展有着重要的意义。另一方面除了获得研究成果，研究人员的学风操守也非常重要，寄语青年科学家德学共进。
    参加本次活动的26位青年科学家来自物理、力学、材料、化学、生物、信息、机械等七个学科领域，其中有16人获得过国家杰出青年基金、13人入选国家教育部长江学者特聘教授计划和中国科学院“百人计划”。在为期两天的紧张会议期间，22位青年代表分别就纳器件原理、组装制备、性能表征、测控、仿生等研究方向的科学发现和技术创新做了报告并引起热烈的讨论。此外，来自大学、研究所的20多位研究生旁听了会议报告。与会代表从多学科角度，对纳器件系统的发展趋势、关键科学问题、合作研究等共同感兴趣的问题进行了讨论，一致认为：
1） 微电子技术、生命科学和生物医学工程都已进入纳米尺度和分子层次，在未来10～20年间纳米技术将成为影响科技和生产力发展的最重要的因素。但是我国纳米科技主要成果集中在材料方面，对影响下一代信息技术、生物技术的核心纳米器件的研究很薄弱，对纳功能系统的研究几乎没有。加强纳功能器件系统的研究十分迫切。
2） 与微缩式的微机电系统（MEMS）技术不同，纳器件系统的功能必须建立在全新概念和物理原理之上。前者随尺度减小造价急剧攀升，但因各种尺度效应和物理极限的出现其功能难以保证；后者则变克服纳效应为利用纳规律，核心性能、造价会有三个量级以上的飞跃。
3） 微电子时代的核心知识产权已主要为西方国家占有，我们目前的纳器件和系统研究虽然薄弱，但局势未定。一旦纳技术成熟到大量影响产业的时候，新一轮核心知识产权将基本分割完毕。因此，加强纳器件系统领域的创新原理和核心技术研究，争夺影响未来的核心知识产权，对民族的复兴和重新崛起至关重要。
参加论坛的代表一致建议：
1） 加强纳米科技研究，在十一五国家重大基础研究战略中将投资重点逐渐由纳米材料转移到纳功能器件系统创新原理和关键技术的多学科交叉研究。在器件方面，要从目前以传感器件为主，转向主频控制和驱动技术的全面发展，以此推动纳系统技术的整体进步。没有系统技术依托，零星的纳器件无法体现其效用。
2） 以硅技术为基础的微电子技术已临近其物理极限，人类核心技术正处在重大变革时期。国家基础研究和技术攻关战略应由原有技术发展向原理创新和技术的原始创新转移。目前，计算机技术的核心计算处理单元（CPU）的商业技术已经深入到纳米尺度，但计算频率在40亿次（4GHz）停歇不前，世界上最大的巨型机计算速度达100万亿次（100THz），造价超过7亿美元，年能耗更是高达造价的近10％。然而，单个的十分简单的纳器件单元就具有0.1至数万亿次的超高自然频率，目前技术可以容易廉价地实现，功耗更比传统技术低三个以上量级。300多个器件单元就具有1PHz的理论能力。目前，实验室已经实现纳开关、存储、逻辑运算等各种信息功能，但都基于十分简单的物理原理。利用新物理原理的纳米器件实现THz的驱动和测控技术，将是信息技术的重大变革。
3） 发展纳器件系统技术需要多学科协同、多技术融合，需要国家各有关部委组织优势力量和资源，以纳尺度的物理原理为基础发展新的主频器件、逻辑电路和测控技术，并围绕核心器件和系统发展需要，发展纳器件驱动、可控组装、构筑和集成等关键技术，使我国在十一五期间取得纳功能器件和系统研究的实质性进展。
    论坛详细情况和学术讨论汇总见附件。
    致谢：感谢中国科协学会部的支持；学会部朱文辉处长、赵崇海做了大量的组织协调工作，并牺牲周末的休息时间安排会务和准备会场；南航赖红日女士为本次论坛做了大量的秘书工作；郭宇锋博士、唐淳、李春、张助华博士生承担了论坛期间的会务工作。感谢各方面专家的建议和支持，感谢所有参会代表和精彩的报告。

附件1：邀请学术报告和讨论情况汇总
在本次论坛活动中，除白以龙院士（柯孚久教授、汪海英副研究员）、张泽院士的特邀报告外，有22位青年学者就纳功能器件的原理、组装制备、工艺技术、表征、性能、以及功能材料材料等方面的研究进展、趋势和新成果做了研讨。这里分类介绍如下。
在纳功能器件原理探索方面：
    南京航天航天大学郭万林教授的报告题为“纳功能器件物理力学原理”。提出一系列简洁巧妙的纳结构器件，分析表明纳尺度结构和器件极小的机械运动行程和惯性使得其机械振荡频率可容易地达到100GHz～数THz；而原子、分子间在纳尺度的复杂相互作用使纳器件很容易具有二进制信息逻辑所必须的双稳态；纳尺度内的奇异多场耦合效应使纳信息器件的智能调控可以容易地实现。进而介绍了利用纳尺度物理力学原理来研究和探索纳米/分子器件和系统的新现象、新规律和新原理。对纳器件特有的摩擦学行为和能耗问题进行了分析，报告了其研究组在纳功能驱动方面的创新成果，发现碳纳米管巨电致伸缩性质和电致伸缩对物理性质的重要影响，并提出纳米智能材料和纳米智能系统概念，介绍了多种纳驱动器件原理。还利用多场耦合诱导、纳尺度相互作用和能量原理对纳功能结构可控组装和生长机制做了探索。其研究工作为未来的新型的纳功能器件的开发利用提供了很多新思路。
    中国科学院物理研究所孙庆丰研究员在报告“自旋输运和自旋流产生电场”中指出了电子自旋的重要性，并引出自旋电子学。他以自旋流和电荷流的对比入手，给出了自旋流的描述，并得出自旋流产生电场，自旋产生磁场等新异的概念。此外还介绍了净自旋流，并根据电场引起自旋流的相位突变来实现量子点体系的可控自旋积累，提出了多种自旋的调控方式。最后他根据自己已有理论结果，设计出多种自旋调控器件原理。
    中科院物理所的方忠研究员做了题为“多自由度耦合量子系统奇异物性的计算和模拟”的报告。指出在许多实际材料中由于多种自由度（如：自旋自由度、电荷自由度、轨道自由度、晶格自由度等等）间的交叉耦合而使材料表现出许多奇异的物理性质。他将固体物理理论与基于第一原理的富有特色的计算模拟相结合，揭示了几种典型系统（尤其是过渡金属氧化物）由于多自由度间的交叉耦合而导致的奇异物性。他们提出了轨道电子学的概念，发现了倒空间中的磁单极，这些都将为纳器件的研究与发展提供非常重要的理论基础。

在纳器件组装生长制备方面：
    清华大学薛其坤教授以“量子效应导致的金属铅薄膜的奇异性能的研究”为题，报告了他们近期的创新成果，对一维方势阱问题以及通过低温生长方式在半导体衬底上生成原子级金属铅薄膜所具有的奇特性能做了深入浅出、引人如胜的介绍。他们发现金属铅薄膜厚度变化和环境温度所引起的量子振荡现象，指出量子效应会显著改变物质的性能。展望了高质量、大面积具有量子振荡效应的原子级薄膜的制备技术对纳电子器件和信息产业具有的重要意义和应用前景。介绍了其研究组近期的宏伟研究计划：把化学元素周期表上的重要元素一一制成原子级薄膜，并研究它们多彩的奇异物性，为纳器件发展提供新的基础。
    北京科技大学的副校长张跃教授在题为“一维氧化锌纳米结构”的报告中，阐述了他们在不使用催化剂的条件下，通过蒸发沉积金属锌粉的方法，并调节温度、气流、反应气氛中氩、氧及锌蒸气的分压，成功制备了多种形貌结构且质量优良的一维或准一维氧化锌纳米棒、纳米带、单晶和双晶纳米线、不同特征的纳米阵列和多种形貌特点的四针状纳米棒，还有多种齿状纳米结构、纳米钉等特殊结构。通过金属锌粉和锡粉共同蒸发沉积，在镀金膜的硅基片上制备了ZnO/SiOx同轴电缆结构。另外，还成功制备了Mn掺杂的氧化锌纳米线（提高饱和磁化率）、In掺杂的氧化锌纳米线（提高发光性能）、纳米带和纳米环以及六边形和十二边形的纳米盘。这些新奇的ZnO纳米结构已显示出在纳功能器件中潜在的应用价值。
    北京大学化学院教授齐利民在报告中从以下三个方面介绍了近年来他们在溶液法合成形貌可控的无机微纳结构方面所做的工作。首先，采用混合反胶束法合成一维纳米结构及其有序超结构（羽毛状BaWO4纳米线超结构）；其次，合成了正相胶束溶液中一维纳米结构及特殊形貌纳米晶体（六角星形PbS纳米晶）；再次，实现了具有规整多面体形貌的无机中空结构的可控合成（八面体Cu2O纳米笼）。
北京大学化学院副教授施祖进做了题为“Filling of CNT and Peapod”的报告，介绍了他们对不同富勒烯结构在碳纳米管中填充（高效性和连续性）的研究。研究发现，当碳管的直径足够大时，C70会直立在管中；而掺杂K的C60填充碳管的Peapod结构在比例适合时会产生超导电性。

在新型信息器件构筑方面：
    中国科学院半导体所的牛智川研究员以“半导体低维结构的自组织生长及光电磁特性”为题，详细介绍了液滴分子束外延、原子氢辅助分子束外延等新技术以及InAs、GaAs等多种新奇低维结构的自组织生长及其在激光器、探测器等的应用。他们采用自主发明高真空系统用气态源瞬态控制装置，为解决国际上普遍面临的分子束外延等离子气态源的精确控制问题提供了优秀解决方案，突破了GaAs基近红外纳米光电子材料的生长难题。成功制备室温连续激射1.31微米GaAs基GaInNAs长波长边发射激光器。将GaAs基长波长量子阱激光器的激射波长拓展到1.586 微米，并实现室温连续工作，为GaAs基近红外材料在光通信器件的全面开发扫除最后的障碍。
    中国科学院物理所高鸿均研究员做了题为：“Nanostructures, Conductance, Transition, Nanorecording”的报告，他首先总结了纳器件发展的状况和关键技术挑战，接着这种报告了他的研究组在具有特殊性能的单分子晶体管、分子开关和纳尺度存储器件的制备、组装和性能表征方面的重要进展，及世界上最高分辨的晶体硅STM表征、ZnO巨机电耦合效应、四探针STM纳器件基元性能研究等进展情况。其研究为未来实现纳功能器件的应用提供了重要的基础。
    南京大学的陈键教授在题为“三维纳米高温超导集成器件及其应用”的报中介绍，高温超导晶体内部存在着“超导体/绝缘体/超导体……”的本征结构，超导层和绝缘层交替存在，每一组超导层和绝缘层的厚度为1到2纳米，故1微米厚的单晶中存在着几百个三维层状结构。因此，利用这种独特的层状结构制备超导器件，将使大量的三维高性能纳米器件成为可能，可望是未来纳电子学的一个重要的分支。他们探索了三维纳米高温超导集成器件的物理、工艺及其在应用中的关键科学问题，使我国研究队伍在固体电子技术、立体微加工技术、太赫兹成像技术、量子信息技术等未来纳电子技术国际前沿领域中占有重要的地位。
    南京大学物理系的施毅教授在题为“硅基体纳米存储器研究进展”的报告中介绍了硅基纳米存储器近年的研究发展，特别是在异质能带复合纳米结构实现高性能存储器工作上的进展。详细介绍了南京大学在量子点存储制备方面的努力，及应变驱动的S-K模式及硅离子注入二氧化硅并退火等新近发展的制造技术。他们的研究成果主要可应用于嵌入存储器，但得到长寿命并具有高速率相控的存储器仍是挑战性问题。

在纳器件操控和性能研究方面：
    中科院物理所的白雪冬副研究员做了题为“在透射电镜下原位开展纳米操纵和纳米测量研究”的报告。报告指出，由于纳米材料尺寸和结构的高度选择性导致了纳米材料特征的多样性。因此，有必要对单个纳米结构进行研究，提供其在结构表征方面的一一对应。基于透射电子显微镜的原位测量技术正是一种行之有效的方法，这种方法同时还可用于对单个纳米结构的操纵以及对其特性进行定量分析。他们已用该技术对单个碳纳米管的场发射特性进行了深入研究。
    清华大学长江学者特聘教授雒建斌做了题为“原子级光滑表面加工研究”的报告，他首先介绍了纳米粒子的运动，分析了纳米微粒之间的碰撞及粒子与表面的碰撞，发现随着颗粒入射角度的增加，表面坑的深度变浅；碰撞使光光滑的表面变得粗糙，而使粗糙的表面变得相对粗糙。碰撞以后的表面在深度落差大约在几个纳米，晶体碰撞点附近中的晶格排列出现混乱，在材料的表面上会有7-10nm的变质层。最后他对高密度存储硬盘方面的应用进行进一步的应用研究。
    中科院力学所的赵亚溥研究员在报告中对“MEMS/NEMS阳极键合中的纳米树状结构与分形图案”进行了介绍。研究发现，在成键温度达到350°C，电压400 V的条件下，30分钟可以完成耐热玻璃与具有铝膜涂层（厚度分别为500, 950, 1500, 2300 Å）晶体硅的阳极键合。铝层向耐热玻璃的扩散导致了树状分形纳米结构的形成。电场或温度增加，键合强度增加；铝界面厚度增加，键合强度下降。现今以金属或合金薄膜作为过渡层的阳极键合已日益广泛地应用于微/纳机电系统。该试验结果可望提高人们对耗尽层以及树状纳米结构对提高阳极键合质量的认识。

在分子器件和纳米生物传感器方面：
    南京大学化工学院副院长朱俊杰教授在报告“纳米材料组装电化学酶生物传感器件”中提出酶生物传感器能为分析纳米材料结构及性能的关系提供快速实时的分析。他首先介绍了电化学生物传感器件为探测和分析纳米材料性能与现象提供了途径。他以碳纳米管和葡萄糖氧化酶为材料，利用超声制备功能性纳米传感器；及利用纳米SiO2/染料分子符合材料间的相互作用和有效的电子传递构建成生物传感器；和超声复合金胶/CaCO3合成一种呈紫色生物传感器。这些生物传感器具有高的比表面，良好的水中分散性和稳定性等优异的性质。
    南京航空航天大学张海黔教授在报告“基于表面等离激元共振原理的纳米器件及其应用”中对表面等离激元共振原理做了说明，指出基于这种原理可发展新型的纳米器件：如纳米光学透镜、纳米生物传感器件。他首先介绍了国内外的一些研究现状，并对自己的研制工作作了概述，他设想了利用激元共振原理研制出一种编码器，对将来的信息科学会有很好的推动和启发作用。
    中国科学院化学研究所胡文平研究员的报告题为“分子器件的探索研究”。对有机电子学的这类新型的元器件做了介绍。他首先介绍了荧光分子探针材料与分子探针的国内外研究情况；进而报告了他们在朱道本院士领导下共同取得的一系列分子器件的研究进展，如荧光分子探针、自组装分子材料和分子器件等，并对纳米结电荷注入机理做了探讨，应用碳纳米管制出了许多具有独特功能的分子器件，最后他还介绍了利用单晶设计和制备的一些纳米器件。

在纳结构表征方面：
中国科学院高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室顾辉研究员报告的题目为：“复杂与埋藏纳米结构三维和定量分析”，他们通过专用分析电镜STEM和能损谱EELS分离技术对陶瓷内部纳米结构以及陶瓷晶界结构进行了深入研究，发现多种纳米“非晶”基硅陶瓷和功能陶瓷，为新型纳米陶瓷材料的应用奠定了良好的基础。
北京工业大学的孙威教授以“原子分辨电子显微镜技术研究闪烁晶体及复杂合金结构”为题介绍了使用高分辨电子显微术（HREM）与透射扫描高角度散射电子环状暗场成像（HAADF-STEM）技术相结合的新研究手段，这两种技术的结合可以大大地提高了原子结构解析的精确度。通过此方法他们发现复杂合金相内部可形成纳米尺度的原子团簇，而原子团的形成和长程排列将导致结构更加复杂的合金相的形成。

纳功能结构和生物材料性能研究：
    北京科技大学长江学者特聘教授乔利杰在报告“纳尺度下的尺寸效应”中指出，他们利用小载荷纳米压痕仪在几个纳米的弹性范围内发现了尺度效应，而且尺度效应受到表面状态和材料本征结构的强烈影响。对于电解抛光的样品，硬度和弹性模量随着压入载荷增大而降低，与通常观察到的规律相同。如对样品进行钝化处理，使表面生成一层致密的钝化膜，则硬度和弹性模量都会升高。利用表面极其光滑，对可以发生塑性变形和不易发生塑性变形的ZnO和SnO2纳米带研究了纳尺度下的尺寸效应，ZnO纳米带存在尺度效应，SnO2则不存在尺寸效应，表明尺寸效应不仅与材料的本征结构有关，且与表面状态有关，表面状态导致了负的尺寸效应。
    中山大学，长江学者特聘教授王彪做了题为“重铁性复合材料的铁电及铁磁相变的相互作用和相变温度”报告，他以材料的铁电、铁磁、铁弹三种性质开场白。通过理论的推导和计算，发现铁电膜的相变临界温度会随着厚度的下降而急剧下降，并指出材料存在发生相变的临界厚度；铁电膜也有类似的结果，但是它不存在临界厚度。其次王教授还对铁电/铁磁相变间的相互作用进行了具体的研究，发现它们是通过弹性相互作用实现的。最后他通过唯象模型预告多重相变的转变形变。
    清华大学工程力学系冯西桥教授报告的题目为： “蚕丝和蚕茧的多尺度力学研究”，他介绍了柒研究组在生物力学方面的一些进展，对蚕丝、蚕茧等生物材料和生物结构的多尺度力学性质进行了系统的实验研究，发现了一些有趣的现象，例如蚕茧在厚度等不同方向上均具有优化性能和结构，从而实现很好地抵抗外界载荷的能力。

附件2：论坛摘要文集代序
    生物工程技术、信息技术(IT)和微机电系统（MEMS）的发展已使微型化、智能化和一体化成为科技发展的必然趋势。生命科学研究已全面进入分子层次并开始向多学科融合的系统生物学发展，MEMS制造工艺已进入数十纳米线宽层次。以IT技术为例，2004年已实现90nm特征尺寸的商业生产,并能够向60nm发展。实际上仅从制造工艺方面看完全可以制造出更小尺度以至数个纳米特征线宽的器件。但是，集成电路的响应时延并不随技术尺度减小而单调下降，能耗反而剧烈上升，量子等物理效应成为突出的不利因素。其结果是130nm 的P4技术(晶体管数55M)最高频率为3.6G, 90nm P4（晶体管数125M）最高频率也仅达3.8G，而且到了这个尺度，用目前技术方案开发的硅集成电路的发热量可达约100W/cm2 ，Intel于2004年10月已放弃开发4G的P4方案。其根本原因是进入纳尺度时，材料和器件的物理性质和功能将由几个与尺度效应、边界效应和量子效应直接相关的特征物理尺度所决定。只要结构几何尺寸接近这些物理量的特征长度（绝大部分在纳米科学定义的尺度范围内），材料的电子结构、输运、磁学、光学、热力学性质以及机械性能均要发生明显的变化。在这些特征尺度内，物质的局域场强度与外场强度可比，局域场、外场、原子分子构型形变与器件机械行为的耦合变得突出，原子间相互位置或分子构型的变化必然引起局部电子云密度变化和纳尺度物质的物理、生化性能变化，反之，外加场通过特征物理尺度以内的局部场致纳物质构形变化和机械运动。由此产生的特异的纳智能性和纳信息功能性为在纳尺度利用量子物理与力学相互作用、机电磁光热耦合效应，实现分子仿生组装、高密度的能量存储和转化、超敏传感和致动、多场下超高密度信息记录与高频运算、结构自组织、环境自适应等功能提供了新的途径。
    纳智能器件很小的机械运动行程、微小的惯性和相对强大的量子、电磁光机等相互作用使得其机械振荡频率可容易地达到100GHz-数THz；因纳物质局域场与外场、物理生化能与几何构型形变能、机械动能间的本质的耦合关系而产生的广泛的纳智能性为信息功能性的实现和高频驱动提供了物质的和物理的基础；而原子、分子间在纳尺度复杂的、不同作用程的相互作用使纳器件很容易具有二进制信息逻辑所必须的机械双稳态, 其密度可比现有晶体管技术提高数个量级，并可与现有信息技术融合。纳尺度内的奇异多场耦合效应使纳信息器件的智能调控可以很容易地实现。因此，纳尺度下多场耦合研究和发展相关信息功能器件不仅是交叉科学前沿问题，更日益成为纳信息技术突破的关键，对我国中长期科技发展至关重要。
    利用原子力等探针技术，人类可以用原子书写、实现原子构形克隆、发展针尖化学、针尖物理力学、构造各种复杂的纳米级图案。这类纳操纵技术是搭建单个纳米器件的有力工具，但效率往往很低。另一方面，利用微硅技术、纳米压印技术等能够构建特征纳电子、分子电子器件和系统，但这种从上到下的技术随器件尺度减小成本呈指数型升高，各种表面效应和尺度效应凸现。在自然界中广泛存在各种类型生物纳米材料的有序组装现象。理解这些特殊的生物体系以及有机体的组装规则以及转变模式有助于设计和构建新型纳功能器件。通过对这些有序组装生长构筑起来的生物分子机电器件和系统的研究正在不断地为纳机电系统和分子仿生学提供创新思维和新方法。师法自然，利用多尺度、多形态模板的诱导作用以及多种外场（磁场，电场，超声，微波，流体场等等）的辅助调控作用，合成、组装纳米结构器件已经成为近年来纳米科技领域的一个重要研究方向。
    目前，各种新型纳米材料和生物仿生材料的制备和组装已经成为非常重要的研究和探索领域，并且许多技术已能满足工业需求并在实际中得到广泛应用，但大多数材料生长形成的机制以及极其重要的可控性仍不是很清楚，在这方面的继续探索是实现纳信息技术产业化至关重要的一步。我国在碳纳米管制备、纳米金属晶体特异性研究、低维纳米材料等领域具有一批国际领先的卓著成果。但要发展这类自组织、组装技术成为可控纳功能器件制造技术和集成生产技术尚存在很大挑战。
    仿生，一直是人类原始技术创新的源泉。分子生物学经过半个多世纪的发展，已经为从分子层次认识生命进化的奇迹积累了丰富的知识，生命科学已经实现了人类基因工程的宏伟目标，正在向蛋白质学发展；神经生物学经过30多年的探索已经取得许多令人惊异的成果，并为认知科学提供着知识基础。尤其是近十年来，随着原子级分辨技术的迅速发展，结构生物学和蛋白质学进入一个全新的阶段，神经信息通道、叶绿素光合作用系统等2埃级分子晶体结构不断报道，人类蛋白质数据库正在以类似当年微电子技术的“摩尔定律”呈指数型增长。这为分子层次的新一代仿生技术（分子仿生技术）提供了坚实的基础。随着纳米科技的发展，分子仿生必成为人类创造活动的又一源泉。
    除了高清晰冷极场发射技术等零星应用，纳器件和系统目前尚未广泛拓展到工程应用阶段。例如，尽管微电子技术在2004年就已全面进入纳尺度，但纳电子、纳信息器件系统技术的广泛应用可能还需要10多年时间。但是，目前正是全力开展研究，全面争夺核心知识产权的时期，需要我国科技界，尤其是青年科学家大展宏图之时。
    中国科学技术协会创导和资助的青年科学家论坛自1995年以来已经在各学科方向、技术领域的关键科学和技术议题开展了99次系列活动，参加人次近三千。一批批杰出青年科研带头人和优秀学者伴随着一期期青年科学家论坛活动已经发展起日益壮大的事业，做出了大量有影响的业绩，并不断求新、为更大的科学发现和更具影响的技术创新在科研教学第一线孜孜探索着。其中有不少人已经脱颖而出，成为中国科学院和工程院院士，有的成为高水平的学者型领导或有造诣和开拓精神的领导型学者。十年以来，青年科学家论坛以其优秀的组织形式、有为青年科学家的积极参与和高格调的活动主题，已经成为我国优秀青年科学家的思想交流之家、才华展示之家、百家争鸣之家、智慧凝练之家、友谊连结之家、合作共赢之家、改革开放以来一代科学家成长见证之家。在随着社会进步和科技教育事业发展而学术会议日增的时代，我国科协的青年科学家论坛已经具有了独特的品牌效应和招撼力，尤其在伴随论坛活动成熟起来的青年科学家心中有着一份特殊的感情。随着百期活动的举办，新一代青年科学家已在各自领域潜心耕耘出一片特色领地、渐露头角。科协的青年科学家论坛一定会越来越洪亮地响起他们的声音、托起他们的梦想、祖国光明的未来。
    本次论坛活动邀请了在物理、力学、生物、化学、材料、信息等领域一线工作的优秀科学家，其中既有德高望重德学双馨的著名科学家、有已经成长起来的青年学术带头人、也有30多岁的新一代优秀年青科学家，围绕分子和纳器件的新设计原理、新构筑方法、新概念等关键科学问题和关键技术，进行深入的交叉学科研讨，旨在高效、大信息量的学术交流的基础上，统一认识，寻求发展方向，促进开展纳器件研究的合作，并为组织国家重大基础研究项目凝练科学问题和物色队伍，促进提高原始创新能力。我们希望与会的科学家以精彩的学术报告和对交叉学科发展的展望作为对百期论坛的典庆。

论坛执行主席：郭万林 薛其坤 段文晖

附件3：论坛代表名单
一、特邀出席专家领导：
    中国科技部基础司、国家自然科学基金委、国家教育部科技司、中国科学技术协会等部委领导专家光临指导。
二、特邀报告：
1、白以龙【力学】 中国科学院院士
Tel: 010-62548133, E-mail: baiyl@lnm.imech.ac.cn
题目：针尖与基体间的力学
------游走于分子和连续体之间的力学
2、张 泽【材料】 中国科学院院士，北京工业大学副校长
Tel:010-67391103, E-mail: zezhang@bjut.edu.cn
题目: 电子显微学在低维纳米材料研究中的应用
3、柯孚久【物理】 北京航空航天大学理学院物理系教授
Tel: 010-62548133, E-mail: kefj@lnm.imech.ac.cn
（与白以龙院士共同报告）

三、邀请报告：
1、赵亚溥【力学】，中国科学院力学所，国学杰出青年基金获得者，中科院“百人计划”获得者
Tel: 010-62658008, E-mail: yzhao@LNM.imech.ac.cn
题目：MEMS/NEMS阳极键合中的树状纳米结构与分形图案
2、施祖进【化学】，北京大学化学学院副教授
Tel: 010-62751495, E-mail: zjshi@pku.edu.cn
题目：碳纳米管的填充和Peapod
3、白雪冬【物理】，中国科学院物理所副教授
Tel: 010-82648032， E-mail: xdbai@aphy.iphy.ac.cn
题目：纳米操纵和纳米测量
4、孙庆丰【物理】，中国科学院物理所，国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”获得者
Tel: 010－82648028， E-mail: sunqf@aphy.iphy.ac.cn
题目：自旋输运和自旋流产生电场
5、张 跃【材料】，北京科技大学，国家杰出青年基金获得者、跨世纪优秀人才培养计划获得者，副校长
Tel: 13501370686， E-mail: yuezhang@pgschl.ustb.edu.cn
题目：氧化锌纳米结构
6、乔利杰【材料】，北京科技大学，长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者 Tel: 13311587087， E-mail: lqiao@ustb.edu.cn
（题目待定）
7、齐利民【化学】，北京大学（教授、国家杰出青年科学基金获得者）
Tel: 010-62751722， E-mail: liminqi@chem.pku.edu.cn
题目：溶液法合成形貌可控的无机微纳结构
8、方 忠【物理】，中国科学院物理所，国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”获得者
Tel: 010-82648038, E-mail: zfang@aphy.iphy.ac.cn
（题目待定）
9、孙 威【材料】，北京工业大学，北京市特聘教授
Tel : 010-67396167， Email: weisun@bjut.edu.cn
题目：原子分辨电子显微技术研究闪烁体及复杂合金相结构
10、冯西桥【力学】，清华大学工程，教授、国家杰出青年基金获得者、教育部跨世纪人才基金获得者
Tel: 010-62772934, E-mail: fengxq@tsinghua.edu.cn
题目：蚕丝的多尺度力学研究
11、王 彪【材料】, 中山大学，长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者Tel: 0451-6418251, E-mail: wangbiao@mail.sysu.edu.cn
题目：重铁性复合材料的铁电及铁磁相变的相互作用和相变温度
12、顾 辉【物理】,中国科学院上海硅酸盐研究所，国学杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”获得者
Tel: 021-52412318, Email: gu@mail.sic.ac.cn
题目：复杂与包埋纳米结构的三维和定量分析
13、施 毅【物理】，南京大学物理系，国家杰出青年基金获得者，教育部“跨世纪优秀人才培养计划”入选者
Tel: 025- 83685381, E-mail: yshi@nju.edu.cn
题目：硅基纳米存储器研究进展
14、陈 健【物理】，南京大学电子科学与工程系教授，长江学者特聘教授
Tel: 025-83593717, E-mail: chenj63@nju.edu.cn
题目：三维纳米高温超导集成器件及其应用
15、张海黔【生物】，南京航空航天大学教授
Tel: 13151065837， E-mail: zhanghq@nuaa.edu.cn
题目：基于表面等离激元共振原理的纳米器件及其应用
16、牛智川【材料与器件】，中国科学院半导体所，中科院“百人计划”获得者
E-mail：zcniu@red.semi.ac.cn.
题目：新奇半导体低维结构的自组织生长及其在光电子器件中的应用
17、高鸿均【物理】，中国科学院物理所，国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”获得者
Tel: 010-62551106， E-mail: hjgao@aphy.iphy.ac.cn
（题目待定）
18、雒建斌【机械】，清华大学，长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者
Tel: 010-62781385, E-mail: luojb@tsinghua.edu.cn
题目：原子级光滑表面的加工研究
19、朱俊杰【化学】，南京大学，国学杰出青年基金获得者、化工学院副院长 Tel: 025-83594976, E-mail: jjzhu@nju.edu.cn
题目：纳米材料组装电化学酶生物传感器件
20、孙连锋【物理】，国家纳米科学中心，中科院“百人计划”获得者
Tel: 010-82648018， E-mail: slf@nanoctr.cn
（题目待定）
21、薛其坤【材料物理】，清华大学长江学者特聘教授、中国科学院物理所表面物理国家重点实验室主任、国家杰出青年基金获得者
Tel: 010-62795618, E-mail: qkxue@aphy.iphy.ac.cn 或 qkxue@tsinghua.edu.cn （题目待定）
22、段文晖【凝聚态物理】，清华大学教授、国家杰出青年基金获得者
Tel: 010- 62785577, E-mail: dwh@phys.tsinghua.edu.cn
（题目待定）
23、郭万林【物理力学】，南京航空航天大学，长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者、纳米科学中心主任
Tel: 025-84895827, E-mail: wlguo@nuaa.edu.cn
题目：纳功能器件物理力学原理探讨
24、汪海英【力学】，中国科学院副研究员 E-mail : why@lnm.imech.ac.cn
（题目待定）

25、胡文平【物理】，中国科学院研究员, 中科院“百人计划”获得者
Tel:010-8261 5030, E-mail: huwp@iccas.ac.cn

附件4：“纳功能器件系统的交叉学科问题”论坛日程安排
11月12日：全天报到。
11月13日上午：主持人：杨文志副部长
8：30-9：00 开幕式
9：00-9：20 合影

主持人：薛其坤教授
9：20-10：10 （特邀报告） 白以龙
10：10-11：00 （特邀报告） 张泽
11：00-11：20 休息
主持人：白以龙院士
11：20-12：00 （邀请报告） 薛其坤
12：00-12：40 （邀请报告） 郭万林
12：40-14：00 午餐、午休

11月13日下午：主持人：郭万林教授、段文晖教授
14：00-14：30 （邀请报告） 牛智川
14：30-15：00 （邀请报告） 高鸿均
15：00-15：30 （邀请报告） 方 忠
15：30-16：00 （邀请报告） 施 毅
16：00-16：20 休息

主持人：高鸿均教授、王彪教授
16：20-16：50 （邀请报告） 张 跃
16：50-17：20 （邀请报告） 顾 辉
17：20-17：50 （邀请报告） 齐利民
17：50-18：20 （邀请报告）
17：50-19：30 晚餐

11月13日晚上：主持人：薛其坤教授、郭万林教授、段文晖教授
19：30-21：00 “纳信息功能器件发展”讨论会

11月14日上午：主持人：张跃教授、赵亚溥教授
8：30-9：00 （邀请报告） 乔利杰
9：00-9：30 （邀请报告） 施祖进
9：30-10：00 （邀请报告） 孙威
10：00-10：20 休息

主持人：方忠教授、牛智川教授
10：20-10：50 （邀请报告） 赵亚溥
10：50-11：20 （邀请报告） 冯西桥
11：20-11：50 （邀请报告） 王彪
11：50-12：20 （邀请报告） 陈健
12：20-14：00 午餐、午休

11月14日下午：主持人：乔利杰教授、朱俊杰教授
14：00-14：30 （邀请报告） 白雪冬
14：30-15：00 （邀请报告） 孙庆丰
15：00-15：30 （邀请报告） 雒建斌
15：30-15：50 休息

主持人：雒建斌教授、方忠教授
15：50-16：20 （邀请报告） 朱俊杰
16：20-16：50 （邀请报告） 张海黔
16：50-17：20 （邀请报告） 胡文平
主持人：郭万林教授、薛其坤教授、段文晖教授
16：50-18：00 （论坛总结）
18：00-20：00 宴会

11月15日上午：代表离会。