日本：小小的进步 - 彭博社

装备着强大的显微镜，饭岛澄男旨在建立一个新世界。他是纳米技术领域的领先研究者，这一新兴领域通过使用原子和分子作为构建块来创造新材料和设备。饭岛在东京北部的NEC公司（NIPNY）中央研究实验室工作，1991年他发现了一种新的碳形式，一种被称为碳纳米管的香烟形分子。这是在理查德·E·斯莫利发现足球形碳分子（或称为巴基球）六年后，斯莫利因这一发现获得了1996年诺贝尔化学奖。

今天，饭岛正在操控他在1998年发现的另一种碳材料的细丝：被称为纳米角的锥形管。与纳米管一样，这些微小的角的强度是钢的100倍。它们的直径仅为几纳米，约为人类头发的1/50,000，长度从几十到几百纳米不等。但纳米角具有一种新颖的特性。它们可以聚集在一起形成电极——燃料电池的关键组件，燃料电池通过化学结合氢和氧来产生电力。一个小型的电池可能在今年晚些时候首次亮相，具有比锂离子电池高10倍的能量，适用于手机和笔记本电脑。“这可能引发一场能源革命，”饭岛说。

在NEC的工作赢得了国际赞誉。但它的意义不仅在于其科学价值。这些努力代表了日本在基于近乎完美的分子组装掌握的新工程和制造基础设施建设方面的最佳希望。由于基础科学非常复杂，日本公司希望能够在全球竞争对手面前保持领先。“日本在信息技术和生物技术方面落后，但这是我们决心领先的一个领域，”名古屋大学纳米材料专家篠原久典宣称。

日本科学家并不期待一帆风顺。他们已经注意到，韩国的三星电子正在将纳米管应用于新型平板电视中。而在欧洲和美国，主要的研究计划正在进行中。事实上，全球的专家们都寄希望于纳米技术能够改变众多行业——计算机、药物和塑料，仅举几例。五角大楼预见到将会有用纳米管纤维制成的轻量防弹制服。航空工业设想为飞机提供超强的涂层。

然而，按其人口和国内生产总值计算，日本的支出超过了其他国家。2002年，东京为纳米研发预算了10亿美元，比五年前的1.2亿美元有所增加。在接下来的五年中，政府的资金可能会跃升至500亿美元或更多。分析师估计，包括日立、三菱和东丽在内的大型企业去年在与纳米相关的项目上投入了10亿美元，并将在今年投入更多。

随着一些对纳米技术市场潜力的狂热预测在2010年超过2000亿美元，华盛顿也开启了资金之门——自2000年以来，已分配超过10亿美元的研发资金。但这两个国家的重点并不相同。虽然美国在纳米生物学和电子学方面领先，但日本在复杂材料方面表现出色。在应用方面，日本正在“非常强劲地推进，并更快地将更多产品推向市场，”纽约纳米商业联盟的执行董事F. Mark Modzelewski表示。

例如，日产汽车公司（NSANY）的X-Trail运动型多用途车的前翼子板由轻质复合材料制成，并用纳米管加固。索尼公司（SNE）是便携设备锂离子电池的主要供应商，正在制造一种版本，用相同的管状分子替代一些普通的石墨电极，以延长电池的使用寿命。而在去年十月由贸易公司三井物产创立的Inri Inc.的科学家们，设计了一种在处理乙醇方面效率极高的纳米过滤器，这是一种“绿色”汽车的燃料。现在在巴西建设的一个试点工厂预计将以当前方法一半的成本从甘蔗中生产乙醇。

纳米技术专家正在研究许多除了碳纳米管以外的材料，但饭岛的后代可能是目前设计图纸上大多数应用的最爱构建块。最初，纳米管是类似俄罗斯套娃的结构——一个管子内有一个管子，里面还有另一个管子。研究人员后来学会了如何生产单壁和双壁纳米管。饭岛展示了如何控制每个管子的特性——根据其碳原子的排列方式，作为热和电的导体、半导体或绝缘体。随着研究人员开发出更好的方法来定制各种纳米管组合，已经庞大的产品清单只会不断增长。即将进入市场的项目之一是新的平板显示器。包括三菱电机公司在内的几家日本公司正在开发使用双壁纳米管的节能平板，用于计算机显示器和电视。

饭岛在手机和笔记本电脑燃料电池方面的研究现在正应用于一个更大的挑战：一种低成本的汽车燃料电池。如今原型车中的燃料电池通常使用昂贵的铂催化剂——这是燃料电池占据汽车总成本约一半的原因之一。“如果我们能开发出纳米喇叭版本，这可能是一个非常大的市场，”饭岛说。与此同时，丰田汽车公司（TM ）有另一个想法。在与名古屋的篠原合作中，它正在将纳米管编织成绳索，以便在燃料电池汽车中储存氢气。

日本的芯片和光通信公司也在大力押注纳米技术。对NEC和日立（HIT ）来说，纳米管晶体管似乎正是不会过热的超级芯片的理想选择。在富士通有限公司（FJTSY ）和日本电信电话公司（NTT ）中，科学家们希望通过在硅上铺设纳米管来构建电路。不过，他们首先必须弄清楚如何更精确地控制纳米管的密度和大小。“一旦我们掌握了这一点，它们的性能将会非常出色，”NEC研发部负责人宗一说。

撇开奇特的应用不谈，日本的目标是成为纳米管的顶级供应商。两年前，全球纳米管的总产量仅约为每年一吨。去年底，三井开始增加多壁纳米管的生产，明年可能每月生产10吨。而日本最大的纺织制造商东丽公司正在建设一座工厂，生产用于平板显示器的双壁纳米管。

现在出现了纳米初创公司。大和研究所分析师大泽俊一估计，日本目前大约有100家纳米技术企业。与美国相比，这个数字显得微不足道，美国去年仅启动了1,000家与纳米相关的初创公司。为了弥补国内缺乏风险投资文化的不足，日本公司还在投资有前景的美国和欧洲企业，资助海外大学的研究，甚至与可能成为未来竞争对手的亚洲公司建立联系。“如果日本公司希望生存，就需要各种合作，”富士通有限公司纳米技术研究中心负责人横山直树解释道。

在国内，纳米技术风险投资家在过去两年中从日立、三菱和丸红等支持者那里筹集了2.5亿美元。接下来，风险投资家希望大幅扩大他们的资金池，然后培育出一个充满活力的纳米技术创业环境。日本成为纳米强国的努力可能只是文化转型的开始。

作者：伊莲·M·久仁在东京