未來10年中國學科發展戰略：納米科學（簡體書）

（一）尺寸及結構可控的納米結構制備研究
納米結構、尺寸、形貌的控制合成和宏量制備的相關研究具有重要的理論意義和實際價值。均一的尺寸分布、可控的表面性質、納米粒子獨特的量子尺寸效應與化合物自身特性的結合賦予了納米材料豐富的磁性、熒光、介電等功能。
單分散納米晶的控制合成是近期該領域研究的新動向。國內外研究表明具有不同晶面的納米晶通常表現出不同的催化、光學等性質。在設計合成納米催化劑的過程中，既要確保獲得高比表面積的催化劑，又要獲得更高的“有效”比表面積。其中涉及的關鍵科學問題有五個。
1）發展尺寸和結構可控的納米結構合成方法，包括碳納米管、石墨烯等先進納米碳材料，低維金屬、氧化物和半導體等新型納米光電材料。立足於對制備過程中動力學、熱力學的認識，系統開展單分散納米晶的“晶面工程”研究，發展均一性納米結構的大規模合成方法。
2）根據若幹探針反應篩選出結構敏感催化劑，解決其制備過程中成核與生長可控性問題，合成出具有特定尺寸、形貌、表面結構的納米晶。
3）發展納米晶催化劑的負載新技術，有效地保持和發揮該類納米晶催化劑尺寸效應、表面效應等優異性能。
4）在揭示不同納米晶的催化活性差異基礎上，進一步深入理解其優異催化性能現象下的物理化學本質。
5）發展穩定納米晶催化劑的核殼包裹型和多重負載型多級納米結構，以保證納米晶催化劑在催化應用過程中的性能穩定性。
（二）有機功能低維納米材料及器件
圍繞有機固體納米材料與納米結構的可控制備，大尺寸的自組織生長和性能調控，發展定向、多維、大尺寸的自組裝工藝。關注大尺寸、高度有序有機固體納米材料的功能特性與結構及其應用，重點關注以下5個關鍵的科學問題。
1）有機功能低維納米材料的構筑方法問題：發展自組裝與自組織中的關鍵技術，以及可實現大尺寸組裝、高度有序的有機功能納米材料新技術。
2）對有機功能納米材料的形成機制、生長過程進行探索，從理論上進行模擬，發展相關理論，為有機功能納米材料的大量制備提供理論指導。
3）有機功能納米材料的特性研究：從微觀到宏觀，揭示有機功能納米材料的本質及有序納米復合異質結結構的構筑，發展有機功能納米尺度上的測試和分析技術。
4）有機功能納米薄膜、納米陣列在光、電、磁器件中的應用，如場效應晶體管、場發射器件、傳感器件等。
5）有機功能納米器件的探索：研究單根納米線（管、棒）在器件中的應用，考察納米結構中的載流子傳輸規律、納米材料的尺寸效應、量子效應等，探索納米效應的利用，納米器件的構筑與互連，以及運用納米結構和材料構筑客觀生物結構等。
（三）納米材料的熱力學、生長與相變動力學基礎研究
納米材料的熱力學、生長與相變動力學，以及其界面物理和化學的研究是納米科學領域的一個基礎研究方向。主要發展方向是熱力學穩定納米體系的成因、規律和普適性探討，納米材料取向結合新機制的動力學研究，表界面作用與納米材料的相變機制及其穩定性的研究。所研究的內容直接涉及材料在納米化後的一系列本質科學問題，為實現納米材料的功能化提供重要的理論依據。其中涉及的重點研究問題有三個。
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