盘点十项具有变革潜质的前沿技术

　　你开着混动汽车，通过导航仪找到了特色参观，你在坚固温暖的房子里用手机查看着一周的天气预报，你足不出户就能通过电商买到国外的牛奶，你坐在影院里一边吃着爆米花一边看着最新的3D大片……

　　虽已习以为常，但我们的生活已确实都被这些曾经的先进技术改变了。在2015年的关口猜想，下一次是谁要改变我们?

　　记者了解到，近期科技部高技术中心，根据国家软科学研究计划项目“世界高技术发展趋势跟踪研究”的任务要求，组织信息、材料、能源、先进制造、交通及基础研究等领域，来自863、973计划专家组，以及有关高校、研究院所和重点企业的总计230多名专家，采用文献计量和定性分析相结合的方法，通过对相关领域具有领先优势的国家与企业的有关科技计划、规划、发展动态和战略部署的梳理，以及对相关核心期刊、国际学术会议等的学术文献资料信息的统计分析，提出了各领域当前十个左右共计61个前沿热点。

　　经过进一步凝练，他们提出了当前十大最具备变更潜质的前沿技术。

　　1.碳基纳米材料

　　碳基纳米材料是指具有独特微结构和性质的碳材料，主要包括石墨烯碳、纳米管及碳量子点三类材料。其中，石墨烯是目前已知最薄的材料，具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积、突出的导热性能等特性;碳纳米管具有巨大的长径比、高界面原子比例、原子排列可变且界面晶格互不关联等特性;零维碳量子点有别于传统具有毒性的量子点，它具有环境友好，生物相容性好，荧光强度高、不闪烁等独特优势，还是一种极佳的发光材料。

　　碳基纳米材料已成为全球科技和产业竞争最激烈的研究领域之一，备受科学界、产业界和各国政府的高度重视。随着碳基纳米材料不同制备技术和后续应用技术的逐渐成熟，将在半导体产业、光伏产业、新型储能材料、生物制药、复合材料、航天、军工、新一代显示器等多个传统和新兴产业领域带来革命性的技术变革，成为下一个千万亿级的产业。

　　2.半导体纳米材料

　　三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(小于100nm)的半导体材料称为半导体纳米材料。由于尺寸及量子限域等效应的存在，半导体纳米材料具有一些体材料所不具备的独特性质。基于这种特性，可以设计、制备性能更为优异的器件。因此，半导体材料性能在纳米层面的优化与应用拓展始终是半导体材料研究的热点之一。同时，半导体纳米材料与新能源、生物技术等新兴方向的交叉融合，也衍生出了一系列新的研究热点。

　　半导体纳米材料与技术正在以前所未有的深度和广度改变着世界，并在科技方面开辟了认识自然的新层次。半导体纳米材料带来的各种新原理、新应用、新器件，极大地丰富、改变了半导体学科的研究面貌，在诸多领域引发了新的技术革命，成为当今最富活力高新技术领域之一。

　　3.突破衍射极限的光学光刻技术

　　作为微纳信息器件制造的先导和主流技术，光学光刻技术发展正面临着原理性障碍：光学光刻分辨力这一核心技术指标的提高受到衍射极限的限制。表面等离子体成像光刻技术、表面等离子体局域光刻技术等以突破衍射极限，建立超分辨成像光刻理论和技术体系为目标的技术热点，已成为信息领域的重大科学技术问题之一。

　　这些技术一旦成熟，可提供小于32nm、22nm甚至10nm节点以下的光学光刻技术，从而有望解决国际上传统光刻技术路线衍射受限的理论和技术困境，成为新的光学光刻方法和工具。

　　4.激光微纳制造

　　激光微纳制造是微纳制造技术的重要部分。激光微纳制造是通过激光与材料相互作用，改变材料的物态和性质，实现微米至纳米尺度或跨尺度的控形与控性。由于激光微纳制造在能量密度、作用的空间和时间尺度、制造体吸收能量的可控尺度都可分别趋于极端，而使制造过程所利用的物理效应、作用机理完全不同于传统制造，其制造复杂结构的能力与品质远高于传统制造，由此产生了一批新技术(如光刻、近场纳米制造、干涉诱导加工、微焊接等)、一批新产品(如大规模集成电路、MEMS/NEMS等)、一批产品的高性能化(如航空发动机、燃气轮机、太阳能电池等)和相应的高新技术产业群。

　　激光微纳制造涉及光学、物理、材料、化学、生物、信息、控制、机械、纳米科技等学科，必将推动制造及相关学科的深入发展。并为能源、航空、IC制造、国防、汽车、生物、医疗等领域实现跨越式发展提供重要的制造支撑。

　　5.光电子集成芯片技术

　　光电子集成芯片技术是将光电材料和功能微结构集成在单一芯片上，实现系统功能的新技术。即将多个光电子分立器件，如激光器、光调制器、光探测器、光放大器和解复用器等通过合理的优化、设计、工艺加工和封装，集成到单一芯片上。

　　光电子集成芯片能够发挥高密度集成、价格低廉，以及光子极高带宽、超快传输速率和高抗干扰性的优势，具有低功耗、高速率、高可靠、小体积等突出的优点，在光传输、光信息处理与交换、光接入以及光与无线融合等领域的关键环节具有重要作用，是突破信息网络所面临的速率和能耗两大技术瓶颈的必由之路。光电子集成芯片技术在光传感、光计算、生物传感、医药、农业等领域也有着广泛的应用前景。可以预见光电子集成芯片技术对于光电子领域的发展，将会带来一次具有里程碑意义的变革。