纳米科学 —— 中国科研成功的缩影
施普林格·自然、国家纳米科学中心、中科院文献情报中心联合推出中国纳米科学与技术发展白皮书
本月28日和29日，在北京举办的2017年中国国际纳米科学技术会议上，施普林格·自然集团（Springer Nature）、中国国家纳米科学中心和中国科学院文献情报中心联合发布了《国之大器 始于毫末——中国纳米科学与技术发展状况概览》中英文白皮书。白皮书回顾了中国纳米科研如何飞速发展成为当今的全球领导者，揭示了中国的优势和面临的挑战，并为如何进一步繁荣发展提出了建议。
白皮书认为，中国投入进行纳米科研有数十年时间，已成为当今世界纳米科学与技术进步的重要贡献者，部分基础研究居国际领先水平，中国纳米科技应用研究与成果转化也已初具规模。这些都与中国在纳米科技领域的持续投入密切相关。中国纳米科技研究正在向原创性突破转变，并更加关注纳米科技的产业化应用。
“中国纳米科研起步于二十多年之前，与整个中国科研一样，同样也迈出了前所未有的发展步伐，这不仅仅是数量，更重要的是体现在质量上。因此，我认为纳米科学是观察中国科研，并分析其飞速发展原因的一个窗口。并且，中国发展纳米科学和相关技术的经验值得其它国家及不同的科研领域加以深入了解和借鉴。” 施普林格·自然集团大中华区总裁安诺杰（Arnout Jacobs）说。
白皮书分别从原创论文数量、Nano数据库和专利产出这三个方面，将中国与世界其他主要纳米科研强国进行了对比，揭示了中国纳米科研的优势与发展特点。白皮书还通过业内专家访谈，探讨了中国纳米科学的发展前景和未来面临的挑战。
中国纳米科技论文：数量和质量均有大幅提升
1997年，全球共发表了约1.3万篇与纳米科学相关的论文。到2016年，已增至15.4万篇，复合年均增长率达14%，是各领域3.7%的平均复合年增长率的将近四倍。中国纳米科技论文产出则由1997年的820篇增至2016年的5.2万余篇，复合年均增长率高达24%。
而且，中国对全球纳米科研的贡献一直呈稳步增长的态势。1997年，与纳米相关的SCI论文中只有6%涉及中国作者，到2010年，中国已与美国旗鼓相当。目前，中国贡献了全球超过三分之一的纳米科研论文，几乎是美国的两倍。
此外，中国纳米领域的高被引论文持续增加，复合年均增长率达22%，是全球的三倍多。中国在2014年就已超过美国，其贡献率是除美国以外其它国家的数倍之多，显示了中国纳米论文在数量增加的同时，质量也有明显提升。
中国纳米科研的迅速崛起，得益于政府有力的资金支持。早在1990年，国家科学技术委员会（中国科学技术部的前身），就已将纳米材料科学列入国家“攀登”项目，并予以源源不断的资金支持。同期，国家自然科学基金委员会也资助了近千项小型的纳米科研项目 。在2006年初中国国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》中，纳米科学被列为四项重点发展的基础研究领域之一，获得的资助也最多 。此外，日益兴起的“海归潮”对中国纳米科学的发展也起到不小的推动作用。
白皮书指出，在中国崛起为纳米科研强国的过程中，中国科学院等机构发挥了重要的推动作用。目前，中国科学院已是全球纳米领域最主要的高影响力论文产出机构，在前1%高被引纳米科研论文的产量上，已是位居其后的竞争者的两倍以上。另有五家中国机构也位居高被引纳米科研论文全球前20强，即清华大学、复旦大学、浙江大学、中国科学技术大学和北京大学。
Nano数据库彰显中国纳米研究的优势与侧重
Nano数据库（http://nano.nature.com）是施普林格·自然旗下的自然科研最新推出的平台，其中收录了《先进材料》、《纳米通讯》、《自然》、《科学》等167本同行评议期刊所发表的纳米科技论文。对该数据库中30本最顶级的期刊2014-2016年期间的数据分析发现，中国科学家的纳米研究涉及多种纳米材料，其中最常见的是纳米结构材料、纳米颗粒、纳米片、纳米器件和多孔纳米材料。
在应用研究领域，中国的催化研究有显著的领先优势，这也是中国高质量纳米科研论文的最热门领域。此外，中国纳米科学家还比较关注纳米医学，以及与能源相关的应用。与其它纳米科研强国相比，中国在纳米材料的电子学应用方面还处于相对弱势。但机器人和激光已成为中国新兴的纳米研究领域，涉及光子和数据存储等应用的纳米科研论文也有显著增长。中国有超过80%的论文明确提及论文所描述的纳米结构或材料的应用，其比例显著高于美国、德国、英国、日本和法国等多数科研强国。
Nano数据库还显示出中国在纳米领域的国际合作程度。中国涉及国际合作的纳米论文比例从2014年的36%增至2016年的44%，与韩国相近，但明显低于西方国家，并且合作的增长速度也不如美国、法国、德国等国。美国是中国纳米科研领域最大的国际合作国 —— 在Nano数据库收录30本顶级期刊中，中国发表的纳米方面的国际合作论文有55%是与美国合作的。排在美国之后的依次为德国、澳大利亚和日本。
中国纳米专利：数量全球第一，但多为本国专利
科睿唯安的德温特专利数据库（Derwent Innovation Index）显示，过去二十年，中国纳米专利的申请量累计达209,344件，占全球总量的45%，是美国同期累计申请总量的两倍以上，美国居全球第二位。自2008年起，中国即已超过美国，成为世界第一大专利申请国。
中国有五家机构，即中国科学院、浙江大学、清华大学、鸿海精密工业股份有限公司和天津大学，位列全球纳米专利的十大机构申请者。其中，中国科学院自 2008年即位居全球首位，过去二十年总共申请了11,218件纳米专利。有意思的是，位居前十的其他机构申请者都是商业公司。而在中国，在专利申请中居主导地位的往往是科研和学术机构。
不过，中国在国外申请的纳米专利数量仍较少，仅占过去20年累积专利申请总量的2.61%，而在美国，这一比例高达近50%。一些欧洲国家，如英国和法国，有超过70%的纳米专利都是非本国专利。
同时，中国纳米专利申请所涉领域非常广泛，其中最多的是高分子合成和超分子化合物的专利。相比较而言，美国、日本、韩国主要申请的是半导体器件和电子产品的专利，其中美国半导体器件的专利申请总量位居全球第一。
前景、机遇与挑战
白皮书指出，科研产出和专利申请数量上的迅速增长，都描绘出中国纳米科学美好的发展前景。不论是传统的强项学科，还是新兴领域，中国纳米科学都表现出巨大的潜力。
不少受访专家认为，催化技术和纳米催化材料将是中国最有发展前景的纳米科学领域。此外，纳米技术在能源产业有着广阔的应用前景，纳米医药也是一个充满潜力的新领域。
同时，一些受访者也表示，中国纳米技术的产业影响力仍旧有限。纳米科学和纳米技术产业化之间仍存在差距。 因此，多数采访者认为，政府需要在应用研究上有更多投入，以促进纳米科研成果的转化，同时应鼓励企业更多地投入研发。
随着越来越多的科研人员专注于纳米科研，经费申请的竞争正变得日益激烈，但大部分受访青年科学家并不十分担心经费的竞争，而是更强调了软环境的重要性。他们希望能有渠道来表达自己的建议或创新的想法。此外，也有受访者认为目前的评估体系偏重于过往成就或海外经验，因此希望人才选拔机制能加以改进，以推动该学科的可持续发展。