中英科技合作聚焦之十：纳米与材料科学合作蓄势待发
人们耳熟能详的 纳米 技术早已经与化学、物理、生物等多个学科发生奇妙的交叉和融合，为这些领域支撑起更大的发展空间。而 材料科学 作为另一个激动人心的领域，直接影响着建筑、汽车、卫生保健、 电子产品 等与人们生活息息相关的方面。在能源短缺、 气候变暖 的今天，纳米和材料科学肩负起改善人类生活质量和环境的重要使命，承载着人们的希望。
中英 科学家 探讨合作事宜。
中英科技双边合作计划于2005年1月签署后，两国在多个方面积极尝试开展合作，纳米和材料科学正式成为六大优先合作领域之一。两年来，双方建立了由著名材料学家、英国牛津大学教授George Smith领衔的英中材料协会，并最终确立了 纳米材料 、能源材料和 生物材料 三大优先合作领域。
2007年 12月28日，《 科学时报 》记者经过多方努力，终于在北京见到了英国伦敦大学学院教授郭正晓，他此次回国的主题依然是协调中英合作事宜。
我代表“中方”
当眼前这位朴实憨厚的“洋”教授说出“我代表中方”时，任何人都要怀疑自己的耳朵。要知道他已经在英国生活了23年，曾在英国多所大学任职，从未在国内作长期停留。不过他紧接着的一句话让人恍然大悟：“我代表中方，中间的中。”
郭正晓1984年就远赴英国，博士毕业后，他在1995年正式进入英国的学术系统，开始从事结构材料和能源材料的研究工作。在中国出生、在英国发展的背景令他能够拥有中国文化给予的洞察力和英国文化给予的敏感度，使他具有促进中英合作的得天独厚的条件。郭正晓说：“ 催化剂 能够减少反应的障碍，我就是要起到催化剂的作用，最大限度地减少中英合作的障碍。”
由于之前一直和 中科院 金属所 、 物理所 和国内一些大学有合作关系，因此在得知中英纳米和材料合作启动后，郭正晓意识到自己可以起到很好的桥梁作用：“出国后人们为祖国服务的方式可以不一样，像我这样回来晚的人或许可以用一些特殊方式，对中英合作起到更积极的作用。”
在郭正晓等人的协调下，2005年12月，首届中英 先进材料 论坛在重庆召开，以Smith领衔的英方顶尖纳米和材料科学家悉数到场，与中国同仁一道，制定了未来中英合作的基本框架，并将轻合金、 复合材料 和功能材料定为未来合作的潜在主题。
为了让中英材料科学合作持续发展下去，郭正晓还和英国其他科学家一道，建立了中英材料科学和 纳米技术 筹划指导 委员会 ，筹划未来的合作线路图。
郭正晓说，中英双方到目前为止已经在两国召开了四五次会议，合作进展很快，每次都有新的认识。尤其是第一次会议，由于很多科学家在此之前彼此并不太了解，因此有“破冰”的效果。“这些研讨、 技术交流 和政策交流特别侧重于合作的前景和问题，可对合作可能性有更全面的认识，比如语言、基金资助方式、到位情况等给合作带来的问题和影响。”
此外，中间人的努力还引起了英国各种资助机构的重视，这也促使原来的短期资助变成较大的实质性合作资助。2007年8月，在伦敦召开的中英 清洁能源 会议吸引了双方顶尖科学家和资助机构的参与。会后，英国工程和 自然科学 研究委员会（EPSRC）决定出台一项600万英镑的特殊计划，专门用于资助未来能源材料和 纳米结构 方面的研究。其他很多研究申请提案也接踵而至。
历史和现实的互补性
没有互补性就没有合作，那么中英两国纳米和材料 科学研究 的互补性在哪里？郭正晓认为，这种互补性应该分两个层面。
首先，英国的纳米和材料科学研究开展得较早且较快，处在世界前列，有好的经验、技术，也一直强调创新。数据表明，其科研投入产出比在全球最高。因此，同英国合作可以让中国更快地接触前沿科学和管理方式。郭正晓特别强调，英国有许多基础性很强的研究，它们与应用挂钩紧密，或者根本就是因应用需求而生。他认为，英方研究的一个很好的亮点是，从 基础研究 出发，设计出先进有效的设备，将设备作为 成果转化 为一个公司。不光科研做得好，而且能够及时 产业化 。他说，英国 科技发展 的战略也已经从强调原来的本地产业化、本地利用转变为本地开发，用灵活的机制滋生 中小企业 ，将这些 科研成果 快速转化为产品，将科研成果快速推广到世界。
相比之下，国内的特点是 经济发展 快，纳米和能源是重点，而且中国有很庞大的研究队伍，并且 科研经费 在增加。尤其是在1990至1999年的10年间，中国纳米科学研究的水平和论文数量攀升入世界前列，目前从事纳米研究的中国科学家超过3000人。“这些是最吸引英国人的地方。”郭正晓说，“为了扩大 影响力 ，英方愿意与大国合作，尤其是在能源、环境、医学等关键科学领域。研究的财富是全人类的，不应该受到国界限制。”
郭正晓特别提到Smith，他是此次中英合作的英方“焦点”人物。据介绍，Smith的整个科研生涯都致力于微观结构 分析技术 的开发和利用，目前最微观的结构分析技术——三维原子探针（3DAP）是他最突出的贡献。由于材料性能的最终 影响因子 是在比纳米更小的原子尺寸上，而原子尺度的结构很难直接观察，所以要利用原子探针的方法，通过电子束和结构的 相互作用 ，间接“看”到原子尺度结构。Smith开发的位置敏感探针最终实现了三维原子探针，从探究材料的二维尺度迈向了立体结构，更好地表征了整个材料的性能，是通过分析原子来了解物质 化学成分 的不均匀性的一种不可替代的方法。它能够探测各种合金元素在纳米晶材料不同相态及界面上的分布，以及测量比纳米尺度更小的结构变化和缺陷，从而在钢铁性能优化中起到很大作用。这项成就让Smith获得了很多奖项和专利，材料界有名的杂志《材料学报》曾将年度大奖授予给他，而他也因此成为英国 皇家学会 院士。
另一方面，郭正晓指出，纳米 科学技术 贯穿于整个自然科学，而每个研究团体、每个科学家的能力都是有限的，都是从技术和知识的某一层面来认识问题，因此，不同人的想法和处理方式都有他的精力所在和特点所在。“科学之所以会进步就是因为大家都能从不同角度对同一个重要问题作出贡献，所以说纳米合作的互补性是普遍存在的。有些时候，科学的发展是添砖加瓦式的，今天和明天的互补性也不一定固定，而是动态的。”
采访中，郭正晓关注更多的问题是如何最好地利用这些互补性，尽量通过交流，减少交叉重叠的部分，减少不必要的人才和资金浪费。他举了两个例子，在能源材料方面，英国在开发非贵金属催化剂或者生物催化剂（比如氢化酶）来增加 再生能源 的利用效率方面走在世界前列，中国在这方面弱一些，但中国有丰富的 生物资源 和自然资源，这方面的合作能够对整个清洁能源领域起到推动作用。此外，英国对氢和储氢结构的相互作用机理研究较早，一些研究手段比较先进，而中国在这方面发展很快，而且有潜在的应用需求，因此加强合作很有意义。
自由的合作模式
郭正晓说，中英纳米和材料科学合作与其他优先领域相比，关注的范围无疑是较为广泛的。仅能源材料这个新概念就包含了和能源领域密切相关的多种材料，比如减轻车辆重量、提高 发动机 温度等一些提高能源利用效率的结构材料。此外，一些功能纳米材料也是其重要组成部分，如光电材料、光催化材料、储能材料、抗核辐射材料等。正因为如此，中英纳米和材料的合作模式也比较自由。
由于不同的项目中，中英双方的背景和贡献的科技含量不同，出资和管理层面很难制定严格的模式。因此，除一般的参照模式外，中英纳米和材料科学合作的一个深层协议就是将研究选题和成果共享协议完全留给科学家自己去协商制定，只要双方达成共识就行。郭正晓说，目前双方还没有细化的合作题目，目的就是不想给双方科学家太多限制，最大限度地让他们自己找出有互补性、有意义的突破点。而在合作过程上，目前主要希望能够通过 研究生 和 研究人员 的短期互访增加交流。
中英科技伙伴计划框架下的其他合作领域有些已经建立了 联合实验室 ，如中医研究、航天合作等。郭正晓说，这些做法实际上意味着英方的投入会高一些，来中国国内的人也会多一些。而由于纳米和材料科学所涉及的范围较为宽泛，建立联合 实验室 并非是必然的形式。
挑战中期待爆发
事实上，中英双方在纳米和材料领域的合作已经很久了，但以前只是点对点的合作，没有系统化和协作化，如英国皇家学会和 中国科学院 每年互派短期访问学者。郭正晓表示，这种小规模的合作已经远远不能满足现在的需求，中英纳米和材料科学合作正是在这种大形势下诞生的。而在欧盟强调与中国合作的大背景下，中英合作从某种意义上会促进中国和整个欧共体的合作。
经过两年的合作前期准备，中英双方目前已经有了一些 合作项目 。郭正晓表示，尽管中英目前尚未进入全面合作阶段，但发展潜力很大。为了促进应用研究，越来越多的力量比如英国研究 理事会 （RCUK）和EPSRC都已经或正准备加入到合作中来。“20多年前要想请英国科学家来中国都不太愿意，现在他们却非常积极，一方面由于当时不太了解中国，另一方面证明了 中国经济 和科技实力的飞跃对合作的推动作用。”郭正晓这样评价。
据介绍，最近中科院金属所已经和英国的罗-罗公司达成协议，将与英国伯明翰大学一起合作，以钛和铝金属 化合物 为主要原料，开发提高发动机效率的 零部件 。另外，英国牛津大学、帝国理工和伦敦大学学院与中方以中科院金属所、 化学所 、 大连化物所 和 南开大学 为主的合作伙伴小组，在氢能源和 燃料电池 方面正在申请项目，双方已经有了共同署名的论文。一旦资金到位，将能够立刻开展全面合作。“这次回国，也就是为这个合作做一些工作，特别去了几个单位，商定具体的合作细节。另外，此行也是为了确立中方的‘焦点’人物，让他代表中英材料筹划指导委员会协调合作事宜。”郭正晓说。
不过，中英合作的挑战和障碍肯定存在，比如中英不同的法律带来的技术共享的潜在问题。郭正晓说，在合作之前，就应该将 知识产权 条款弄清楚，中间人也可以在出现问题前多做一些工作，起一些调停作用。而另外一个较大的挑战来自两个国家不同的管理机制，这在过去的一些项目中已经露出端倪。“英方的合作项目都放在科学家身上，科学家提出好的建议就会被采纳并给予资助，这是一种从下至上的资助方式，而中国正相反，是从上到下的。这可能在某种程度上造成不必要的摩擦。不过这种交叉型的资助对合作可能更有好处，不会大家同时都没钱维持研究。”
郭正晓回忆说，整个合作前期最打动他的就是中英知名科学家积极和肯定的态度，这给了他巨大的信心，也将他的顾虑彻底打消。他说：“真正实现合作需要双方顶尖科学家的支持，我曾试探性地给包括Smith在内的一些人发信，谈及中英合作，得到的回复非常积极肯定，第一次会议时这些有名的材料科学家更是全都来到中国。这是我没有想到的。没有他们的积极支持，合作的事情不会进展这么快。”
郭正晓说，国内科学家能够有选择地和一些世界一流的研究团体合作是一个巨大的飞跃。“以前由于缺乏了解和接触，双方合作缺乏可选择性，并可能会有不信任感。现在频繁的 国际会议 和 互联网 让大家很快就能知道每个研究小组的实力和优点在哪里，对彼此的了解让大家能够开诚布公地交谈一些潜在合作问题。随着纳米和材料科学家越来越容易和愿意找到好的合作对象，中英纳米和材料科学合作的明天值得期待。”
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