纳米技术申报

—1—附件1“纳米科技”重点专项2016年度项目申报指南为继续保持我国在纳米科技国际竞争中的优势，并推动相关研究成果的转化应用，按照《国家中长期科技发展规划纲要（2006—2020年）》部署，根据国务院《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》，科技部会同有关部门编制了“纳米科技”重点专项实施方案。“纳米科技”重点专项的总体目标是获得重大原始创新和重要应用成果，提高自主创新能力及研究成果的国际影响力，力争在若干优势领域率先取得重大突破，如纳米尺度超高分辨表征技术、新型纳米信息材料与器件、纳米能源与环境技术、纳米结构材料的工业化改性、新型纳米药物的研发与产业化等。保持我国纳米科技在国际上处于第一梯队的位置，在若干重要方向上起到引领作用；培养若干具有重要影响力的领军人才和团队；加强基础研究与应用研究的衔接，带动和支撑相关产业的发展，加快国家级纳米科技科研机构和创新链的建设，推动纳米科技产业发展，带动相关研究和应用示范基地的发展。“纳米科技”重点专项将部署7个方面的研究任务：1.新型纳米制备与加工技术；2.纳米表征与标准；3.纳米生物医药；4.—2—纳米信息材料与器件；5.能源纳米材料与技术；6.环境纳米材料与技术；7.纳米科技重大问题。根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016年优先支持26个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓励围绕一个重大科学问题或重要应用目标，从基础研究到应用研究全链条组织项目。鼓励依托国家实验室、国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目执行期一般为5年。为保证研究队伍有效合作、提高效率，项目下设课题数原则上不超过4个，每个项目所含单位数控制在4个以内。所有重要支持方向均受理青年科学家项目申请。1.新型纳米制备与加工技术1.1新型碳纳米材料的制备与光电功能研究研究内容：手性碳纳米管、石墨烯纳米带、高质量石墨烯（碳单层或少层）和石墨炔等纳米碳材料的宏量可控制备与可控掺杂，碳基纳米结构中的物理新效应与光电功能的高效调控。考核指标：实现面积大于2平方厘米和密度大于100根/微米的单壁碳纳米管平行阵列的可控制备方法；实现高品质单层石墨烯的连续可控制备方法；建立面积大于平方分米高取向石墨炔薄膜（厚度小于10纳米）的制备技术；建立碳纳米材料在光电子和光电转换器件中的应用关键技术，实现在显示驱动和柔性电子器—3—件中的应用示范。1.2具有特殊功能的有机纳米材料的自组装研究内容：新颖自组装基元的设计合成；结构、形状、手性确定的有机纳米功能材料的自组装方法；定向、维数可控、大面积、高有序纳米结构的自组装技术。考核指标：建立功能有机纳米材料可控制备的新方法和新技术，提出功能分子在表界面自组装规律的新观点，在有机纳米材料固体结构物性、微观结构和宏观性能的关系研究方面取得新突破，获得世界纪录的高迁移率、高能量转换效率的有机纳米功能材料；突破有机纳米材料在电子、光子和光电子等关键器件与柔性器件中的应用关键技术。1.3纳米加工和构筑新技术研究内容：大面积、多维度、高精度、可控纳米和微米跨尺度结构与器件加工构筑新方法。考核指标：建立纳米和微米跨尺度结构与器件加工技术规范，在大面积（4英寸）上实现分辨率小于20纳米、均匀性优于90%纳米结构与器件，实现在2—4项信息和安全领域中的应用。2.纳米表征与标准2.1纳米结构的原位、实时和动态极限分辨率表征方法研究内容：纳米结构和特性的原位、实时、动态及外场作用下的极限分辨率表征方法及检测技术。—4—考核指标：发展极限分辨率的纳米结构表征和成像技术与理论，提供相应的实用模拟程序包；实现纳米体系化学官能团的亚纳米尺度识别、成键和断键过程的动态检测；实现外场条件下纳米体系相互作用和演化过程的高空间分辨（小于1纳米）及动态（皮秒－飞秒）表征。2.2跨尺度物理、化学性质测量技术研究内容：功能纳米材料体系表/界面结构及关联理化性质的跨尺度精确表征和测量。考核指标：发展功能材料和器件中显微结构与电子过程的纳米级原位表征技术，实现多相界面分子排列和取向结构的精确表征，实现纳米到微米跨尺度空间分辨的原位光电性质和皮秒至飞秒级的瞬态特性测量；建立自组装体系和纳米复合材料体系中界面构造、物性调控及多尺度传递的构效分析方法，阐明功能优化的核心机制和有效路径。2.3纳米技术标准与标准样品研究内容：面向重要纳米产业应用，开展纳米性能检测标准研究，纳米标准物质与标准样品研制，包括纳米技术术语和定义、测量和表征、健康安全和环境、材料规格等。考核指标：制定纳米结构基本性质的系列纳米技术标准，建立纳米制造技术和重大应用中纳米性能检测的系列标准化方法及评价规范，完成系列国家一级、二级纳米标准物质/标准样品，主—5—持制定纳米技术国家标准20—40项，主导制定国际纳米技术标准（ISO，IEC）10—20项。2.4纳米尺度物理性能与输运性质测量技术研究内容：纳米尺度电学、光学、磁学、力学和热学等物性及其输运性质的定量化综合测量技术。考核指标：实现单分子水平光学、电学、磁学性质及新奇量子效应的高灵敏检测，有效调控分子结构和各类响应特性；实现纳米尺度光、电、热、磁、力等物性及其相关输运性质的综合表征，达到基本物性的定量化测量。阐明纳米材料/器件中缺陷的分布、成核、传播与失效过程的机理，提出纳米材料／器件设计和调控新方法。3.纳米生物医药3.1恶性肿瘤等重大疾病的纳米检测及体外诊断新方法研究内容：用于恶性肿瘤等重大疾病检测和诊断的纳米标记材料及其标记检测技术和方法。考核指标：建立量子点、贵金属等纳米材料标记的快速纳米生物检测技术和方法，针对样品中特定细胞（包括癌细胞团等）、病原微生物、蛋白质、核酸、小分子等的检测灵敏度达到单细胞或单分子水平；发展1—2种单分子/单颗粒实时示踪、活体定量纳米检测等技术，满足重大疾病发病机理研究需求。研制数种经药监局批准的使用纳米材料标记的临床检测试剂和试剂盒，部分—6—成果进入产业示范。3.2心脑血管疾病即时诊断、有效干预的纳米技术研究内容：针对心脑血管疾病的关键分子靶点，结合现代影像设备及医学信息处理技术，研发可应用于临床的多功能分子纳米探针和在体实时成像及处理技术，研究快速诊断并即时治疗的医疗新策略。考核指标：采用能用于人体的多功能分子纳米探针，针对心脑血管疾病等重大疾病突发时应急处理的医疗需求，建立即时、快速诊断并能受控干预所需的成像增强技术与干预新方法，明显改善或提高相关临床技术水平。实现1～2种经CFDA批准的影像增强剂，部分成果进入产业示范。3.3重大疾病的纳米治疗新技术研究内容：用于恶性肿瘤等重大疾病治疗的新型纳米材料、纳米器件及相关治疗新技术。考核指标：发展基于纳米组装体的纳米生物治疗、纳米成像技术的手术显影或手术导航、纳米针阵列的给药技术、以及采用磁性纳米材料或贵金属纳米材料的物理治疗新方法，获得3—5种可经CFDA批准应用于人体的纳米材料与纳米器械，1—2种治疗技术进入临床前试验。3.4新型纳米药物研发研究内容：具有原创性和实用性的纳米药物及纳米技术改性—7—的新剂型，纳米药物胞内转运和体内递送的过程与规律，体内外作用的分子机制。考核指标：发展纳米药物制备、质量控制、药物传递与释放等的原创技术；针对临床用药的重大需求，研制新型靶向纳米药物；选择基础好、有应用前景的纳米材料，阐明载药机制、生物降解、细胞与动物水平毒理学机制等，研发出若干新型药用纳米材料。3—5种纳米药物获得CFDA临床试验许可。3.5纳米生物效应与安全性研究内容：医用及工业应用纳米材料的毒理学机制与安全性评价基础。考核指标：阐明医学应用纳米材料或与人接触广泛的工业纳米材料毒理学效应的关键机制，纳米技术安全评估流程的科学基础；阐明重要纳米材料的释放、迁移、转化行为，提出并验证其安全性评价方法和技术；提出与科技伦理学交叉的纳米技术社会伦理学问题。3.6组织修复用纳米杂化材料研究内容：多尺度、多功能纳米无机材料以及高生物相容性软物质材料；仿人体硬组织（牙、骨）的结构梯度性纳米杂化材料；具有生物活性的仿人体软组织（神经、肌肉、皮肤）响应性智能材料；仿生组织与肌体的临床服役交互机制。考核指标：研制生物安全性高的组织修复用纳米杂化材料，—8—根据个体差异实现杂化材料定制化，仿生硬组织和软组织材料应具有类人体机械性能（强度，模量，韧性等）和响应（传导性、收缩性、防御性）行为，其各性能参数不低于本体组织的90%。2—3个产品实现临床应用。4.纳米信息材料与器件4.1纳米电子器件及其集成研究内容：纳米存储器三维集成中的器件采用新结构和新材料的物理问题，多值存储，架构优化，提高集成密度的方法，串扰和失效机制，利用三维结构研究存储与计算融合的功能以及纳米阻变存储器的三维集成。考核指标：纳米存储器件编程电压2V，操作速度50ns，循环次数108，操作功耗1pJ，实现8层以上的片内三维存储器集成且存储密度8Gbit/cm2的三维存储演示芯片。4.2碳基纳米电子器件与集成研究内容：高性能碳基纳米晶体管的制备及大规模集成，碳基和半导体集成电路的混合集成。亚10纳米碳基CMOS器件制备技术；芯片用碳管材料的可控和批量制备；新型器件在柔性衬底上的基本科学与技术问题。考核指标：实现集成电路用高纯半导体碳纳米管材料的批量制备，建立碳基纳米电路与硅基CMOS集成电路的混合集成工艺；碳纳米管平行阵列中半导体纯度大于99%，碳基纳米CMOS—9—场效应晶体管栅长小于10纳米，本征门延时小于0.1ps，碳基纳米集成电路规模大于1000门级，实现4位碳基CPU的功能演示；实现柔性碳纳米器件在可穿戴装备上的应用。4.3真空微纳电子器件研究内容：采用真空微纳电子技术的新型真空光电转换器件，微纳器件高效制备与集成技术。考核指标：实现较高密度可选址的纳米线阵列，大面积平板发光与探测器件的关键科学与技术。平板器件指标：1、发光器件尺寸：对角线8英寸，阵列数320*320，辐射剂量不低于0.4mGy。2、探测器件尺寸：对角线8英寸，探测像素数320*320，量子探测效率大于50%。探测器件为阵列式，光电增益高于105，信噪比高于60dB。4.4纳米成像光电子器件研究内容：新物理机制和新器件架构的纳米级成像芯片，低功耗、高稳定性、高动态范围的纳米级像素器件集成及其量产技术。考核指标：发展新型光电转换机制的纳米级像素成像芯片，纳米级成像芯片突破可见光衍射极限。研制出单芯片5000万像素以上，单个像素200纳米的突破衍射极限成像芯片；实现成像动态范围40dB,芯片功耗10mW，分辨率超过2500线对/毫米，帧频大于1Hz的超低成本芯片集成，芯片可以同时对超过1×104个细胞高分辨率大视场成像，应用于生物医学的高分辨率显微成—10—像、纳米级物理化学观测和分析等重要应用领域。完成标准大规模集成电路芯片制造平台的量产准备。4.5CMOS兼容的太赫兹源，探测和阵列成像研究内容：应用于高效太赫兹信息传输和成像低维半导体材料制备与性能调控，与CMOS兼容的太赫兹光源和光电转换器件。考核指标：实现太赫兹器件技术与CMOS工艺高度兼容，太赫兹发射源和探测器能在室温下连续操作；发射源工作频率范围在50GHz－5THz，输出功率达到mW级别；探测动态量程大于100dB，阵列成像器件的像素优于128x128pixels，单像素分辨率突破衍射极限，达到百纳米级别，解决器件尺寸减小引起的负载功率问题，发展单片尺寸不小于3英寸的焦平面阵列成像。4.6新型二维原子晶体材料和器件原理研究内容：超薄沟道、高载流子迁移率、带隙可调控的高性能二维原子晶体材料的精准构筑和制备，研究带隙、掺杂等关键物性调控以及自旋、能谷等信息单元操控中的科学问题，构建新颖器件原型。考核指标：发现和合成新的高性能二维原子晶体材料并完成结构和性能表征；制备出宏观尺度、结构完整和性能优异的二维原子晶体薄膜；演示针对下一代高速、低功耗信息处理和高灵敏探测要求的二维原子晶体逻辑器件、高频射频器件、光电子发射和探测器件等，建立相关器件原