美国国家科学院发布《国家纳米技术计划四年期审查（2025年）》报告

2025年5月，美国国家科学院发布《国家纳米技术计划（NNI）四年期审查（2025年）》，该报告应白宫科技政策办公室委托撰写，是自2002年以来对NNI执行成效所进行的第七次系统评估。报告强调通过更新和扩展纳米科技基础设施以保障美国在全球科技领域的领导地位，全面评估过去四年NNI的实施成效，并就未来政策发展提出建议。

一、背景与发布机构

国家纳米技术计划（NNI）是美国自2000年启动的跨机构战略性科技投资项目，旨在通过协调联邦各部门资源，推动纳米科学研究、基础设施建设与技术商业化。通过构建统一的目标、优先事项与战略框架，NNI实现了多部门协同发展美国纳米技术研究的能力，同时充分发挥各机构的资源与专业优势。

值得注意的是，该法案并未设立独立资助机构，而是明确要求各参与机构从其现有预算中拨款支持NNI相关工作。该逻辑也体现在教育培养方面，美国极少设置独立“纳米技术”专业，而是鼓励学生在工程、物理、化学、材料科学和生命科学等传统学科中发展纳米技术能力。

本次评估由国家材料与制造委员会主持，13位专家组成评估委员会，评估内容覆盖纳米技术研发基础设施体系，包括人员、设备、场地与服务机制。评估工作历时9个月，组织14场公开听证会、1场全国性线上研讨会和33次闭门讨论，广泛听取国家科学基金会、能源部等机构及用户反馈。

二、美国纳米技术发展的战略地位与阶段成就

报告回顾指出，美国政府自2000年以来在纳米技术领域累计投入逾400亿美元，助力形成涵盖微电子、能源、生物医药、量子信息、安全防护等前沿方向的技术突破与产业成果。

纳米技术的科学基础性作用也体现在多个诺贝尔奖成果中，如2007年“巨磁阻”效应、2010年石墨烯实验、2014年高效蓝光LED、2016年分子机器、2017年冷冻电镜、2023年量子点合成、2024年蛋白质设计，以及2023年mRNA疫苗相关成果等。值得指出的是，上述诺贝尔奖成果虽不直接源于NNI资助项目，但均体现了纳米技术在多个前沿领域的关键地位，也凸显出相关研究基础设施对跨学科科学突破的重要支撑。事实上，许多关键发现的研究工作早在奖项颁发前数十年即已开展。

据NNI评估，仅2017年全美就有超3700家公司从事纳米技术研发，雇佣员工超17.1万人，营收达420亿美元。另有独立研究指出，2002-2022年间纳米技术产业累计营收接近1万亿美元，远超同期政府投资，展现显著经济回报。

三、本轮评估聚焦内容与方法

此次评估首次以“基础设施”为核心议题，系统梳理美国纳米科研支撑体系的资源分布、服务能力与使用现状，识别制度性瓶颈与服务障碍。报告指出，科研基础设施不仅涵盖高端设备，也包括专业人员、用户服务、远程访问机制与长期可持续投资路径。评估目标在于提出具有可操作性的政策建议，为NNI今后改革与立法提供依据。

四、美国纳米基础设施体系全貌与现实挑战

联邦层面的国家纳米科技基础设施主要包括：能源部五大纳米科学研究中心（NSRC）、国家科学基金会支持的16个大学平台（NNCI）、由国家标准与技术研究院（NIST）管理的纳米科技中心，以及卫生与公众服务部下属国家癌症研究所的纳米技术表征实验室（NCL），设施覆盖全国30余州。

此外，大量高校依托自身经费与历史项目积累，也构建了开放共享的纳米科研平台。报告指出，这些设施在数量与服务能力上甚至超过联邦资助体系，是美国纳米科研生态的重要组成部分。

但当前体系也暴露出诸多挑战：一是设施分布碎片化，用户难以全面了解资源信息；二是技术人员紧缺，影响设施运行效率；三是设备老化，难以满足AI、量子芯片等新兴需求；四是行业参与度仍偏低，尤其对中小企业与非一流高校吸引力有限。

五、科研与产业支撑能力及关键应用趋势

报告强调，纳米基础设施正广泛服务于半导体制造、人工智能器件、清洁能源、基因治疗与生物成像、智能农业等新兴方向。这些研究对基础设施提出更高要求，包括多模态成像、跨尺度数据整合、高通用性设备与智能化系统集成。

报告特别指出，AI与纳米技术深度融合已成为新趋势。通过引入机器学习，科研人员可更高效处理材料结构与器件性能数据，而这类研究对基础设施智能化水平要求极高。

六、使用壁垒与公平接入问题

尽管纳米设施原则上对外开放，但实际使用中仍存在显著壁垒：一是用户对可用资源认知度不足；二是非一流高校与初创企业面临财务、人员、差旅等多重门槛；三是制度复杂，涉及产权、合同、远程服务等程序繁冗；四是缺乏专项补助机制，用户使用意愿受限。

这些问题限制了科研资源的公平分配与效率释放，也影响了未来人才梯队的建设。

七、政策建议与未来展望

为强化国家纳米基础设施体系的公平性、效率性与可持续性，报告提出如下重点建议：

√资源整合：由国家纳米技术协调办公室牵头，建立全国纳米设施地图与信息平台，展示设施分布、仪器清单、服务政策，提升可见度与可获取性；

√立法修订：建议国会两年内重新授权NNI，将其转型为“国家纳米基础设施计划”，明确其基础设施导向；

√能力升级：联邦各机构应优先资助新兴技术领域关键设备（如AI材料分析、纳米生物成像、量子加工工具）；

√考核机制改革：在设施评估中引入用户多样性、共享度与服务覆盖等指标；

√用户激励机制：设立专项差旅或使用津贴，降低非一流高校、地区机构的接入门槛；

√技术人员保障：提升设施运维人员的职业发展空间与岗位稳定性，强化“人+设备”的运营一体化逻辑。

总体来看，报告指出，美国下一阶段能否延续纳米技术优势，关键在于“基础设施的再投资与普惠化”。如报告总结所言：“如果说过去二十年定义了专家使用纳米工具的边界，未来二十年将决定所有科研人员能否高效使用这些工具。”

参考资料：

1、National Academies. Securing U.S. Nanotechnology Leadership Through Renewed and Expanded Infrastructure — New National Academies Report. 20250520. https://www.nationalacademies.org/news/securing-us-nanotechnology-leadership-through-renewed-and-expanded-infrastructure-new-national-academies-report

2、National Academies. Quadrennial Review of the National Nanotechnology Initiative (2025). https://www.nationalacademies.org/projects/DEPS-NMMB-23-01