1999年6月，出现在美国国会众议院听证会上的化学家理查德·斯莫利（Richard Smalley）两颊瘦削，头发几乎掉光。几个月前，他被诊断患上非霍奇金淋巴瘤，化疗正在对他的身体造成伤害。在从休斯敦赖斯大学一路风尘仆仆的赶来，尽管他已经非常劳累，但所有这一切都不能掩盖他对正在演讲的题目的飞扬热情。而对于斯莫利的听众来说，他所讲述的一切既神秘、又充满了迷人的魅力，这就是纳米科技。

 

　　“我们能够按照物质最小的尺度来建造东西，以一个个的原子为单位来达到最高的精细度，”斯莫利说。他是球形碳巴克敏斯特·富勒烯分子（或称“巴基球”）的发现者之一，并因此发现与他人分享了1996年度的诺贝尔化学奖。1985年，由于这项发现有可能带来的巨大应用前景，引起了空前的研究热潮。

 

　　碳纳米管――这些碳空心圆筒直径只有几纳米，不仅有着比铜更佳的导电性能，而且在重量相当于钢材六分之一的情况下，强度却是钢材的100倍。斯莫利还预测，蹂躏他身体但见效却很不明显的化学疗法，将在20年作为历史遗迹而过时，届时，纳米级药物将真正成为针对癌症的定向“生物导弹”杀死突变的癌细胞。“我也许不能活着看到这一天，”他说，“但是，有你们大家的共同努力，我深信这一天一定会到来。癌症，至少我所患的这种类型的癌症，将永远成为过去。”

 

　　斯莫利最后总结说，为了所有这些原因，美国政府应该支持最近提出的国家纳米技术计划（NNI）：通过多机构筹措资金，努力来促进纳米领域内的突破，实现在原子尺度上对物质的系统控制。

 

　　2000年1月，美国时任总统克林顿正式宣布启动NNI，并得到国会两党的支持。但在之后的十年里，NNI也一直面临着一些批评意见，其中最引起人们关注的是，NNI未能解决纳米材料可能对环境、健康和安全等产生的问题。尽管如此，NNI所取得的成绩是有目共睹的，它在美国各地创建了70多个与纳米技术研究有关的学院和管理中心，促进了物理、生物医学和社会科学家之间新的跨学科合作，形成了一个由投资者、分析家和创业公司致力于将实验室成果商业化的创新链。十年来，NNI的预算一直稳步增加，累计筹资已达120亿美元以上，成为继“阿波罗”登月计划之后最大的民用技术投资计划之一。

 

　　对于一些新兴的研究领域，如合成生物学、可再生能源和适应气候变化等，NNI的发展故事可以起到借鉴作用。伍德罗·威尔逊国际学者中心的科技创新项目主管戴维·雷耶斯基（David Rejeski）指出，在这些领域内，科学、应用、管理和公众看法将通过多个部门得到协调，这也正是NNI的目的所在。“对于这些新兴的领域来说，NNI的理念是一个很好的典范。”

 

　　NNI最明显的教益是，成功在很大程度上取决于时机。在NNI计划提出之前的十年里，由于巴基球、纳米管的发现以及原子力显微镜的发明，90年代后期的科学技术得到了快速发展；而一个独特而有利的政治气候也是一个助力，当时美国经济正在蓬勃发展，特别是在高科技部门，其时包括克林顿政府也在急于积极高调地结束他的任期。

 

　　但是，仅有合适的时机还是远远不够的，任何重大举措的推出都需要有一些拥护者和支持者，包括善于沟通擅长说服的远见者。斯莫利就是其中之一，遗憾的是，斯莫利在听证会上所讲的“可能看不到那一天”的预言竟然一言成谶，他没有活着看到以纳米粒子为基础的抗癌药物的问世（其中一些目前正在开发中），由于化疗只能非常有限地延缓他的病情，斯莫利于2005年10月28日不幸逝世。直到他生命的最后一息，斯莫利一直都是纳米科技始终不懈的倡导者。

 

　　同是纳米技术的积极支持者米哈伊尔·罗科（Mihail Roco），曾在美国列克星敦大学从事了十年的纳米粒子相互作用的研究，之后于1990年成为美国科学基金会（NSF）的技术主管。1996年他开始认识到，纳米技术并不只是个别研究项目的集合。在他看来，这是一个可以融合科学和产业的有发展潜力的新兴学科，涵盖了从医疗卫生、农业、空间技术、信息技术、制造业到能源业等多个研究领域，需要以大量的投资给予这一新兴领域以发展动力。

 

　　对于“纳米”而言，罗科有着特具感染力的热情，以至于他为推动纳米科技发展而努力游说之时，一些人提醒他别太言过其实了。但他认为，必须要有勇气去说出你的预见，“你要看到希望，然后你才会努力争取去实现它。”上世纪90年代末，罗科和其他7个机构的一些有着相同想法的人为NNI计划的推出提出了一个建议，并推荐斯莫利参加1999年6月的国会听证会。同时，还设法从白宫内部寻求政治上的支持。

 

　　托马斯·卡利尔（Thomas Kalil），克林顿政府的国家经济委员会技术问题首席顾问，他认为纳米技术可能拥有推动许多行业经济起飞的巨大潜力。1999年3月，他将NNI的想法与一些重要的白宫官员进行了沟通，并计划在总统的2001年预算中予以考虑。而克林顿首席科学顾问尼尔·莱恩（Neal Lane）对斯莫利的工作也相当了解，并亲自向国会阐述了纳米技术的巨大潜力。1999年12月，作为白宫科学技术顾问委员会副主席的莱恩，游说该委员会正式向总统建议将NNI计划包括在预算之内。

 

　　2000年1月21日，在加州理工学院的一次讲话中克林顿总统宣布启动NNI；继任总统小布什在2001年的预算中给NNI拨款5亿美元。“试想一下，一种强度是钢铁的10倍，而重量只有其几分之一的物质，可以将美国国会图书馆的所有信息缩小存储在只有一块方糖般大小的设备里。”

 

　　目前担任NSF纳米技术高级顾问的罗科说，从2000年开始，美国与纳米技术有关的出版物和专利申请的年平均增长率分别为17％和30％。对于一些引以为傲的纳米科技成就，他随口就能道来：2006年，研究人员对专门设计出的可用于去除饮用水中的砷的铁纳米粒子进行了测试；2008年，加州大学伯克利分校开发了一种可令光线弯曲的三维“超材料”，用以改变光线的传播方向以增强光线的负折射率，应用于光学成像和计算之中。

 

　　最近，哈佛大学的一个研究小组成功地将一个纳米晶体管插入到活的心脏细胞中，以测量其电活动。NNI的网站（http://www.nano.gov）上还列出了成百上千种纳米技术的应用实例，从超快速充电放电的纳米结构电池材料，到帮助脊髓神经受伤后再生的纳米结构的开发。

 

　　但是也有许多人认为，论文和专利的数量并不是衡量纳米技术发展所产生影响的最好标准。到1999年为止，尽管有多个学科领域已经在向纳米尺度靠近，无论是材料领域，半导体制造技术，还是细胞内分子机制的研究；然而，“哪些应归功于NNI，哪些是得益于这一领域的成熟，倒是很难予以区分的，”在美国国际商用机器公司（IBM）纽约州一研究中心任职的法厄顿·埃沃里斯（Phaedon Avouris）说。

 

　　对于风险投资者来说，由于NNI打上了政府认可的合法标记，投资纳米技术领域看似风险，但是，“NNI就像火种，”纽约勒克斯风险投资公司的合伙人乔希·沃尔夫（Josh Wolfe）说，纳米技术被工业行业接受的速度“比我们预期的要快得多”。

 

　　在从民主党克林顿政府到乔治·布什的共和党政府的过渡中，出于对这一新兴技术的兴趣，工业界在无形中也助推了NNI的发展。NNI在第一年得到了4.64亿美元的拨款，其年度预算已稳步扩大到如今的约17亿美元。尽管有25个成员机构参与分配这些经费，但其中的大部分资金主要用于NSF、美国国立卫生研究院（NHI）、美国能源部、国防部和国家标准与技术研究所这5个机构，以及70多个纳米技术研究中心（这些研究中心负责完成NNI计划的大部分工作）。NNI在弗吉尼亚州阿灵顿的协调办公室主任克莱顿·蒂格（Clayton Teague）说：“如此庞大的各专业部门之间的协调合作，这对推动纳米技术的发展是相当有益的。”

 

　　包括许多不同机构的参与，也有助于提高物理学圈外的人们对纳米技术的认识。例如，美国国家癌症研究所对8个癌症纳米技术研究中心提供资金资助，在这些中心里，汇集了化学家、材料学家和生物学家，以研究纳米技术应用于癌症的治疗和诊断。“NNI做得最出色的是扩大了纳米技术对各学科的影响。不仅仅是科学家和工程师，还包括了社会科学家、哲学家和经济学家。”俄克拉荷马州立大学斯蒂尔沃特分校的化学家凯文·奥斯曼（Kevin Ausman）如此说道。另一个例子是NSF资助的两个纳米技术中心，这两个中心致力于公共风险认知和媒体对纳米技术的宣传报道等。

 

　　权力的下放使得NNI在促进跨学科研究的同时，在管理上面临着一些挑战。尽管NNI有各种协调机制，包括NNI协调办公室和由罗科主持的各机构协调理事会，但是没有负责掌管NNI预算的中心机构，而是由25个成员机构提出个别预算之后再汇总作出决定。因此，NNI的重大决定需要所有25个成员机构的同意。

 

　　俄亥俄州立大学哥伦布分校的科技政策专家克雷格·博德曼（Craig Boardman）对NNI和其他一些初创科研机构进行研究后认为，这种“自下而上”的管理机制往往更能成功促进合作和取得成绩。但密歇根大学风险科学中心的安德鲁·梅纳德（Andrew Maynard）指出，这种机制也有明显的缺陷，“它很难衡量NNI的成功，而是由NNI的成员机构来决定成败。”

 

　　也有许多人认为，纳米技术发展的一个最大的不足之处，是其对环境、健康与安全风险（EHS）未能及时作出快速反应。遗憾的是，这些潜在的风险可能非常严重：许多纳米粒子小到足以通过或穿透细胞膜，其化学反应却远超过同等体积的其他材料，但它们会以何种方式造成危害目前还不是很清楚。梅纳德说，从一开始“我就有一种感觉，推动纳米技术发展的人，并没有充分意识到如何着手解决新产品存在着的风险和其他一些不确定因素。在一定程度上他们难免会表现出天真幼稚。”

 

　　直到2005年NNI才开始投入关注EHS风险的研究资金。即使在那时，他们的努力仍然缺乏良好的协调，这令奥斯曼等人感到沮丧。奥斯曼认为，由于纳米材料的特性范围非常广泛，研究人员难以决定先从哪方面入手。“需要有一个基本的纳米材料建议表，以便对EHS进行研究”，奥斯曼说，而不是以“漫无目标”的方式来选择纳米材料。

 

　　2008年12月是一个分水岭，美国国家研究理事会一审查委员会对NNI当年发布的EHS研究策略进行了指责：“该文件……缺少来自不同相关利益团体的投入，缺少一些基本的要素，如明确的目标以及对该学科发展的全面评估等。”

 

　　作为回应，NNI已开始筹集资金，准备在2010年年底发布经过修改的EHS研究战略目标和新的整体战略计划。对EHS的研究经费今年已增加到了近9200万美元，约占NNI总投资大约5％。对此，纽约罗切斯特大学毒物学家冈特·奥伯多斯特（Günter Oberd-rster）认为，总的来说，NNI在纳米技术引起的环境安全问题上已经走上了正轨。“值得称道的是，NNI已经开始认真对待这些问题了。”

 

　　鉴于纳米技术已经吸引众多人的注意，一定程度的炒作也势所必然，这种炒作开始于NNI计划诞生之初，中期达到了顶峰。在媒体充满乐观的推波助澜下，各类纳米技术研发公司和开发团队纷纷建立，大学生修读相关的纳米专业和学位课程，风险投资者也将资金投资到纳米技术领域……而有关纳米技术的期刊、网站和研讨会越来越多，“纳米”很快成为了科技词汇中最热门的前缀。对此，麻省理工学院的材料科学家米尔德里德·德雷斯尔豪斯（Mildred Dresselhaus）说，如果对纳米技术发展前景作出的承诺无法兑现，“人们为此将失去对科学可信度”。

 

　　随着对新生事物新奇感的渐渐消退，不可避免的围绕纳米技术展开的炒作和激情也渐次减弱，这种情况是NNI的最后一个教益：新科技的发展需要时间。如果斯莫利所言对纳米科技的投入将在20年里获得回报，那么NNI现在刚走了一半路程。

 

　　这也是罗科的看法。他认为，NNI在第一个十年里其重点主要是对基础科学的研究，而且他也看到了这一领域正在成熟：已经从以往反复试验的方法开发简单的纳米结构，发展到精心设计出的各种纳米体系。后者将起到更多“积极活跃”的作用，如将药物直接输送给体内的某些特定细胞。罗科预计，未来十年将是纳米科技在众多领域内得到广泛应用的十年。

 

　　为了让人们更好地理解这将意味着什么，罗科不知疲倦地与来自世界各地的科学家进行讨论，在构想2020年纳米技术的发展前景。包括NNI的最新年度报告也强调了纳米技术的应用，并制定了2011年的三个“签名方案”：开发太阳能能源的多种纳米技术应用，2020年之后的纳米电子学研究，以及可持续发展的纳米技术制造业。

 

　　科技成果需要转化为实际应用的商业化产品，这也是白宫科学技术顾问委员会最近所作评估的一个关键主题。这种需要比在2000年更紧迫，虽然华盛顿支持纳米技术的决心依然坚定，但重点却已经转移到了实际应用上。

 

　　由于面临经济、就业、能源、气候变化、医疗保健和国家安全等方面的重重挑战，上世纪90年代后期的乐观情绪在很大程度上已为普遍缺少自信所取代。纳米技术的承诺，或者说其所展示的前景，对以上各方面的发展会有所助益，但到目前为止，这些还都只是承诺和前景。IBM的埃沃里斯说：“成功与否将取决于对纳米技术的商业开发上。”