香山科学会议上院士云集不罕见，但新科院士中最年轻的几位都担当会议执行主席却比较少见；主题评述报告中介绍该领域国内外最新研究成果不少见，但最新成果中有三分之一都出自中国科学家的却比较罕见。在主题为“分子纳米材料与器件”的第337次香山科学会议上，执行主席朱道本院士指出，“分子纳米材料和器件”已经成为国际上前沿科学研究热点之一，也是创新空间最大的领域之一，中国科学家应该也可以做出有自己特色的研究工作来。看来这一论点的提出是有基础的。

 

　　朱道本在主题评述报告中指出，化学家原来最擅长和关注的是创造新的物质，进入21世纪，化学家将更多的研究分子体系的功能化，具有光、电、磁等特性的特殊功能分子体系就可以成为分子材料，并应用于发展分子器件。

 

　　纳米科学是目前世界各国科学家、政府组织广泛重视的新兴科学，正在迅速地发展，纳米科学含括了物理、化学、材料、生物、工程、环境、电子等多个学科，其研究包括纳米尺度上材料的特性和一些基本物理化学问题及材料在各领域中的应用。从化学的角度构筑分子纳米材料、调控材料性能、推动其在器件中的应用，是当前纳米科学、分子科学研究的一个主要出发点。英国科学与技术委员会2007年出版报告指出：到2015年，纳米技术的市场预期将达到1万亿美元。据不完全统计，近年来美、日、欧等有关纳米材料的申请专利中，有将近50％的申请来自分子纳米材料与器件。

 

　　从分子的设计出发，实现分子纳米材料的控制组装和调控性能，是分子纳米材料的优势，也是构筑纳米器件的重要基础。目前分子纳米材料的研究包括：分子的设计、分子纳米材料的合成与组装、表征及性能研究、有关的理论和模拟、纳米电子与光电子器件、纳米生物与医学。

 

　　看看几个实例吧！

 

　　以超大规模集成电路为特征的微电子学，由于逼近器件尺寸缩小的物理极限，正面临严重挑战。近年来大量研究证明：应用分子纳米材料采用自下而上的路线构筑纳米器件完全有希望克服当前电子学所面临的挑战与困境，实现电子学的又一次飞跃。

 

　　在清洁能源大行其道的今天，太阳能光伏电池其价格高、制备过程复杂等，大大限制了其推广应用。近几年兴起的有机太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、可制备成柔性器件等突出优点。另外有机材料种类繁多、可设计性强，有希望通过材料的改性来提高太阳能电池的性能。因此，这类太阳能电池具有重要发展和应用前景。

 

　　有机场效应晶体管是利用电场来调控固态有机半导体材料导电能力的有源器件，由于其制备工艺简单、成本低和柔韧性好等优势，在智能卡、电子标签、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器等方面有着广阔的应用前景，这将是一个新兴领域，有巨大的市场潜力。目前，柔性电子产品、无线射频识别系统等已经是IBM、Lucent、GE、Philips、3M等全球各大公司竞相研发的主要技术。

 

　　然而，分子纳米材料与器件目前仍处于基础研究阶段，其可靠性、重复性、集成度、运算速度、成本等方面还有大量研究工作要做，还有许多重大的科学问题亟待解决。

 

　　朱道本介绍说，我国对分子纳米材料与器件的研究非常重视，是世界上少数几个从上世纪90年代就重视纳米材料研究的国家之一，已形成了一支在国际上有影响的、高水平的研究队伍和几个具有一定水平的研究基地。加之近年来综合国力的提高，使得我们有可能做出有自己特色的研究工作，加强分子纳米材料与器件的国际竞争。会议上不少专家都介绍了在各自领域的工作，其中不少处于国际研究前沿。

 

　　与会专家认为目前合成的纳米分子材料的种类丰富繁多，但能做成器件的纳米分子材料却很少，因此应该大力发展纳米分子材料的器件研究，特别是在器件准备过程的表征手段方面，需要加大研究力度，对国内的器件表征平台进行整合，建立表征纳米分子材料器件的研究体系。特别是需要系统合成目标化合物，与性能测试和器件构建相结合，从而有的放矢地进行设计分子材料，同时加强试验与理论的紧密结合，发挥理论的指导作用。

 

　　专家们认为，纳米分子材料与器件的研究是一门交叉性非常强的学科，需要物理、化学、电子学、信息学和材料学等多学科的研究人员紧密协作，特别是分子设计、合成与器件之间、理论与实验的紧密合作，只有这样才能凝练出关键的科学问题，发展新的实验方法和理论，归纳基本规律。鼓励原创性、前沿性的研究，特别是前沿交叉性强的课题更需要宽容、关心和支持，而基础科学研究人员则应厚积薄发、坚持在前沿领域做一些踏实的研究工作。