“原子級制造技術(shù)可以形成新質(zhì)生產(chǎn)力”“原子級制造的技術(shù)突破，將極大影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)”“這是引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展的戰(zhàn)略性技術(shù)”……2月25日—26日，2024（第一屆）原子級制造論壇在北京舉辦。在論壇現(xiàn)場，與會專家圍繞“推動原子級制造技術(shù)發(fā)展，推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新”的主題展開了熱烈討論。大家一致認(rèn)為，原子級制造技術(shù)是原子級的通用化技術(shù)體系，是一項能夠產(chǎn)生變革性影響的技術(shù)，具有顛覆性意義。

大國競相布局的先進(jìn)制造“未來域”

什么是原子級制造？顧名思義，就是原子尺度結(jié)構(gòu)或原子精度產(chǎn)品加工。

通俗來講，原子級制造就是在原子尺度上去進(jìn)行加工，形成具有原子級特定結(jié)構(gòu)特征的器件產(chǎn)品。從實現(xiàn)形式上，可以是以原子級精度進(jìn)行“去除”加工，也可以是以原子級精度進(jìn)行“增材”制造。無論哪種方式，都要實現(xiàn)對大規(guī)模原子的逐一精確操控。

原子級制造工藝創(chuàng)制的新物質(zhì)和零部件，不但能在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)原子尺度的精準(zhǔn)、完美，而且其物理特性遠(yuǎn)超常規(guī)塊體材料的物性。中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授譚久彬舉例道：“比如，在集成電路行業(yè)，如果能實現(xiàn)單原子特征的芯片，其在尺寸、功耗降低為當(dāng)前的千分之一以下的同時，可將計算能力提升千倍以上。”

“因此，原子級制造的應(yīng)用前景廣闊，是下一代超精密制造的重要發(fā)展方向，也必將成為全世界工業(yè)強(qiáng)國競爭的產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)?！弊T久彬說。

南京大學(xué)原子制造研究院院長宋鳳麒也持有相似的看法。他說：“原子級制造是測控能力達(dá)到物質(zhì)世界基本單元——原子的一種高端制造技術(shù)，是世界主要大國近年來競相布局的先進(jìn)制造‘未來域’。原子級制造有望將原材料的結(jié)構(gòu)、尺寸全面提升至原子極限水平，制造性能逼近極限的完美產(chǎn)品?！?/p>

“原子級制造技術(shù)可以形成新質(zhì)生產(chǎn)力，將為推動科學(xué)研究提供全新的手段和平臺，將解決傳統(tǒng)制造業(yè)面臨的諸多瓶頸問題?！敝袊茖W(xué)院前沿科學(xué)與教育局局長蘇剛在致辭中表示，中國科學(xué)院一直重視原子級制造方向，6年前就啟動由中國科學(xué)院物理研究所牽頭的針對性先導(dǎo)項目，已經(jīng)在基礎(chǔ)理論和技術(shù)創(chuàng)新方面取得了一批重要成果。

亟待解決大量瓶頸問題

在中國工程院院士、浙江大學(xué)教授楊華勇看來，原子級制造與傳統(tǒng)制造有著本質(zhì)的區(qū)別。

“傳統(tǒng)制造的切削、研磨、3d打印等制造技術(shù)的工具一般為刀具，其操控對象是塊體連續(xù)材料，而原子級制造的工具為光子、電子、聲子等這一類基本粒子。”楊華勇說，原子級制造的機(jī)理不是經(jīng)典力學(xué)所能描述的，而是量子力學(xué)的范疇，通過光、磁、電、熱等多物理場的調(diào)控可以對原子定向去除、增加、遷移，從而實現(xiàn)材料構(gòu)件的原子級制造，有望從根本上顛覆制造產(chǎn)品的精度和性能極限。

盡管原子級制造的優(yōu)勢非常顯著，然而，科學(xué)家們不得不承認(rèn)，實現(xiàn)原子級制造面臨著多重挑戰(zhàn)，目前國內(nèi)外仍處于萌芽階段。

“具體來講，無論原子級制造的科學(xué)原理，還是關(guān)鍵技術(shù)，無論是原子級制造原理探索所需的科學(xué)儀器，還是原子級制造過程所需的加工裝備，都極大地挑戰(zhàn)了我們現(xiàn)在的認(rèn)知和能力范疇，存在大量的瓶頸問題亟待解決?！弊T久彬說。

比如，在傳統(tǒng)制造過程中，制造的精度、范圍和效率是互為矛盾的三角，而對原子級制造而言，這三者的矛盾更加激烈。在宏觀器件上精準(zhǔn)找到一個特定原子，難度堪比“大海撈針”；而在原子級制造中，則要求反復(fù)、精準(zhǔn)實現(xiàn)這種“大海撈針”。

中國工程院院士、大連理工大學(xué)教授郭東明表示，搶占原子級制造發(fā)展先機(jī)，要發(fā)揮好新型舉國體制的優(yōu)勢，整合全國各地的優(yōu)勢研究資源進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，改變過去單點(diǎn)自由探索的狀況，組織好各優(yōu)勢單位圍繞一定的目標(biāo)來進(jìn)行研究，從而為全面支撐我國高端制造能力跨越式發(fā)展和培育新質(zhì)生產(chǎn)力，提供關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)和原始推動力。