2016年6月，第十一屆中美華人納米論壇在南京（南京大學）舉行。論壇著重圍繞納米能源、納米生物醫學、納米催化、二維材料等四個專題深入交流，以下是各領域頂級大牛就納米研究重大科學問題和前沿方向的討論視頻，匯總在此，大家各取所需！
一、納米能源材料領域的前沿方向和重大科學問題：
主持人：鮑哲楠
楊培東，劉杰，趙東元，崔屹，金松，戴黎明，陳軍，黃云輝，周豪慎，喬世璋，孫守恒
其中前5個問題是鮑哲楠老師提出的：
1. Where do you find your research inspirations? 做科研的最終目的是要服務于社會，從根本上為解決人類社會面臨的最大問題和挑戰——能源問題而貢獻力量，例如研究人工光合作用有可能解決全球變暖問題。要在你感興趣的領域中尋找*最大的*挑戰性問題。
2.What are the key challenges? 寫文章的時候要講明本領域中的重大挑戰，而你解決了哪些。舉例來說，小于10 nm的顆粒失去鐵磁性，不能用于信息存儲，有沒有方法去解決？
3.What are the unsolved problems?
4.What are the unique properties of nanomaterials that make them particularly suited for solving energy problems?
5.What are your advices for young scientists? 青年科學家要培養T字形的知識結構——既有廣度又有深度，了解材料、物理和化學等，又對某一個方向非常精通。通過大量的閱讀，充實自己的知識背景，尋找靈感；參加會議，多多地討論與交流，產生新的科研想法。要跳出前人的現有框架尋找新的科研思路，勇于創新。科學家的靈感來源有兩種，一種是單純地從興趣出發來進行發明創造，另一種是針對困難的關鍵科學問題進行攻堅。堅守一個領域和一個興趣是非常重要的，圍繞著核心方向去發揮優勢，一步步地進行深入的研究。要站在很高的角度來理解和重新提升現有的理論，尋找納米技術的一些共性的理念。做科學是一種責任，也要有激情。科學是沒有邊界的，要敢于嘗試新方向。
6.微信群里的老師提問：如何 (改革中國現有的科研體制) 讓年青老師能靜下心來做自己喜歡的科研？不要受潮流的影響，真正安心地靜下來做學問，一定會得到好的成果。僅是發表論文是無用的，年青人應該做點實質性的、能夠應用的東西。不要follow別人的研究，低水平灌水毫無作用。中國的科研條件已經不錯了，希望大家能夠密切合作進行研究。興趣+堅持，一定要堅持下來，抓住機遇。知識面要越寬越好，要熱愛你的專業，熱愛你的工作方向，打破傳統觀念來做工作。“要把文章寫作祖國的大地上”，面向我國的重大需求。加強團隊作戰，踏踏實實的解決實際問題。
7.納米能源有多種不同的方向，例如太陽能、化石能、生物質能等，哪一個子方向是最重要的，可以實際應用的？在基礎和工程方面還有哪些問題沒有得到解決？尋找能帶來Breakthrough的新想法。
8.納米材料的特殊優越性在能源領域體現在哪里？探索反應機理、材料的形成機理等。
9.從應用需求的末端出發，尋找能源問題這一系統工程中的關鍵點。從應用來尋找材料，而不是從材料出發來尋找應用。納米不是萬能的，要考慮其優點和不足，有針對的加以應用，例如：通過導電薄膜保護層對納米硅電極進行包覆，彌補其缺點。從儲能電極材料的工藝上來說，納米材料的加工工藝較復雜和體積能量密度較低等實際問題有待解決。
10.開發太陽能和風能等新能源，可以從根本上改變現有的能源結構。
11.從原子、分子和界面的層次上發現新的問題，進行基礎和引領方向的深入研究。
12.從“嘗試和尋找新材料”的低效研究方法，提升到“預測和設計新材料”。
13.科學的發展是波浪是前景的，有些方向也許很多年都沒有突破，但可能也會突然出現新的飛躍。
二、納米生物醫學領域的機遇和挑戰：
主持人：聶書明
戴宏杰，江雷，彭笑剛，俞書宏，龐代文，鞠熀先，顧寧，李景虹，劉寶瑞，趙宇亮
其中前7個問題是聶書明老師提出的:
1.Low nanoparticle delivery efficiency and poor tumor penetration.
2.Active versus passive tumor targeting, targeting tumor cells versus targeting the tumor habitat and microenvironments. Tumor heterogeneity problems.
3.Long term fate and clearance – renal clearance, GI or heptobiliary excretion.
4.Next frontier – how to translate Quantum dots to human use?
5.How to translate SERS and plasmonic nanoparticle to human use?
6.Nanomaterials and nanotechnology for in vivo cellular imaging, tracking and immunotherapy.
7.Nanotechnology for wearable devices.
8. 納米科技研究者對生物醫學到底有多深的認識？量子點用到人體內會有哪些問題？對納米顆粒和量子點的可控制備，提高量子點的均一性很重要。如何控制納米粒子在人體內的排出？納米顆粒在人體內是一個動態的過程，不能局限于靜態的研究。
9.納米生物醫學有兩個問題：a.化學和材料的問題；b.生物和醫學的問題。不要局限于和沉迷于新材料的制備和結構調控，化學家和材料學家要和生物學家、醫生密切溝通，重點關注生物和醫學的重要問題和實際需求。應該對納米生物醫學做系統性的研究，從醫學工程的角度出發，解決傳統醫學比較困難或不能解決的重大問題，改善現有的診斷和治療技術。
10.納米生物醫學有兩個子領域，一個是納米生物學（如生物成像），一個是納米醫學。納米生物學是科學，納米醫學是工程。在摸索階段，要思考為何要用納米材料，其有何獨特性？納米技術對生物成像有較大的貢獻。從量子點和納米管等特殊功能的結構來源入手，開發新材料，有可能得到更好的性能。納米科學的發展趕不上實際需求。
11.目前納米藥物輸運的基質，很多研究是基于納米脂質體的，存在較大的局限，在實際使用過程中也發現一些問題，例如對雜質的控制較難。對實驗動物的研究如何能真正用于人體呢？很多研究如果應用在臨床上非常粗糙，例如對腫瘤的界限劃分仍然模糊，目前的影像學仍不能精確指引對腫瘤的精準醫療和根治，如淋巴癌切除時需要仔細數清腫瘤的個數。
12.為何納米醫學的一些出色結果很少走向臨床？醫學界期待一些納米藥物的市場化，與傳統“裸”藥相比略有優勢。一些長循環納米粒子的效果和副作用都和常規藥物不同。對臨床應用的需求很急迫，實際上對藥物的要求不那么苛刻，希望能更高效的推進新藥的臨床應用。對腫瘤的精準評估和精準治療，例如對于某些腫瘤核酸的分離等是一個瓶頸。
13.如何提高對腫瘤的早期評估和診斷技術？針對不同的個體進行個性化預防、檢測和治療；發展高性能的納米材料，提高檢測靈敏度和藥物傳輸效率，用最低的毒性解決最大的問題。
14.被動和主動靶向藥物在體內的排出問題。納米粒子和小分子藥物在人體內的代謝不同，粒徑是一個重要的因素。如何尋找一個平衡點，讓納米粒子既能在體內長期循環以用于治療，又能快速無害的排出。目前還沒有一個很好的蛋白和納米材料偶聯的辦法。
15.經過組裝的磁性材料，可用于生物造影和血管成像等。如何將量子點和碳管之外的納米材料進行規模化的“宏量”可控制備，實現標準化、規格化和保證穩定性、可靠性，發揮納米材料新穎的物理化學性質所帶來的優勢，用于納米生物醫學。
結語：納米照明、納米診斷、納米藥物、納米影像、納米治療、納米手術等領域有非常好的前景，都有可能在近幾年取得重大突破。
三、納米催化領域的前沿方向和重大科學問題：
主持人：包信和
楊培東，李亞棟，崔屹，Chia-Kuang（Frank）Tsung，蘇黨生，丁維平，謝在庫，鄭南峰
1.為什么納米催化會有很好的性能，如何衡量納米結構和催化活性的關系？催化活性中心如何構建，催化反應中活性中心是否會有變化，是如何變化的？如何在真正的反應條件下，從原子或電子尺度來表征催化劑的性質？
2.從傳統的氣固相催化、均相、多相催化到熱門的電催化、生物(酶)催化，對催化劑的諸多設計，經常是從結果來解釋為何該結構比較高效，這樣的研究方法效率不高。
3.如何界定納米催化和傳統催化的不同之處？從分子的吸附、活化和脫附的微觀動態過程重新認識催化，研究結構、晶面、缺陷等效應，不同金屬的活性中心等；研究提高光催化等新型催化的效率，可見光可被用于催化的能量比較欠缺；統一酶催化、均相催化、多相催化等的認識，如何把多種催化途徑結合起來思考和研究，將會非常有趣。
4.運用納米科學的概念，如量子效應、電子結構和能帶結構、表界面結構等，來解釋催化的實質問題。
5.材料研究的層面：a.預測-設計；b.理解材料的性質；c.控制材料的功能，這是納米科學的強項；d. 研究要接地氣，考慮實際應用，考慮長期性能。
6.納米催化受益于日新月異的先進制備和表征（尤其是原位表征）技術，納米材料在傳質和傳熱方面和傳統材料不同。
7.如何利用納米結構的性質，來獲得一些能源催化的新型途徑，以超越高溫、高壓、電能等常規的能量輸入？有沒有可能把傳統催化、光催化等技術，利用納米技術結合在一起。等離子體增強效應是否可以被用來改變費米面和能級結構，增強分子的吸脫附？
8.納米技術有助于有針對性地獲得催化劑的不同晶面等結構，提高催化劑的效率和選擇性。納米催化研究有助于對材料和反應過程的認識和控制獲得循環往復的提升。
9.催化研究要以問題為導向，針對重大科學問題尋找更好的催化劑。用納米的概念和思維來提升實際催化劑的性能。選擇重要的催化研究體系。我國的戰略需求方向：如何將煤通過低能耗、低污染的途徑轉化為高附加值化學品。任重道遠。
10.如何把均相和異相催化有效的結合在一起？其實并不需要區分均相催化和異相催化，而是要從分子層面獲得統一的理解。
11.利用納米催化拓寬傳統催化的范圍，實現以前不能達到的性能。
12.從宏觀的催化性能到微觀、到單原子催化，隨著尺度的變化，惰性的物質是否也會出現好的催化性能？把催化劑看成一個分子，反應物看成一個分子，研究二者的相互作用過程。不能過渡依賴原位電鏡照片（單個原子活性中心的成像）來解釋催化過程。粒子非常快速的動態變化過程如何更好的去表征？
13.催化是動態的過程，不能總是按照：合成-表征-測試-解釋 這一種模式來研究催化，要在實際反應條件下進行動態的研究。
14.如何在經典配位化學的化學鍵形成、斷裂、重組的層次上理解催化？
四、二維材料領域的前沿方向和重大科學問題：
主持人：劉忠范
謝毅，劉杰，段鑲鋒，郭萬林，魏飛，張華，李丹，張錦，瞿研等
1.如何設計能夠脫穎而出的新材料？二維材料還有多少發展空間，除了減薄，有無殺手锏應用；100nm左右的完美石墨烯等二維材料有何好應用？如何拓展石墨烯的應用領域。
2.有無可能用rGO方法大批量制備高質的石墨烯（“女漢子”石墨烯）？
3.要“玩”性質、尋找特殊功能，面向具體應用，而非關注材料本身。
4.不能帶來新性質的納米材料，沒有重要性。
5.類石墨烯材料的穩定性是一個重要問題。
6.納米材料背后隱含著時間、能量的尺度。
7.石墨烯，物理（能帶），化學（吸附），有無其它性質非石墨烯不可？是唯一一個可在非常溫和條件下變得導電的表面活性劑；石墨烯還具有高比表面積，高導電性。
8.a.要把材料做到極致（要有理念）b.做新材料。
9.二維材料，是否應該關注一下四元環等非六元環材料。
10.二維材料制備的均一、宏量、可重復性問題。
總結：進入二維材料領域，針對材料進行有特色的研究。
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