◎本報記者 陸成寬

“原子級製造技術可以形成新質生產力”“原子級製造的技術突破，將極大影響產業結構”“這是引領未來產業變革發展的戰略性技術”……2月25日—26日，2024（第一屆）原子級製造論壇在北京舉辦。在論壇現場，與會專家圍繞“推動原子級製造技術發展，推動未來產業創新”的主題展開了熱烈討論。大家一致認爲，原子級製造技術是原子級的通用化技術體系，是一項能夠產生變革性影響的技術，具有顛覆性意義。

大國競相佈局的先進製造“未來域”

什麼是原子級製造？顧名思義，就是原子尺度結構或原子精度產品加工。

通俗來講，原子級製造就是在原子尺度上去進行加工，形成具有原子級特定結構特徵的器件產品。從實現形式上，可以是以原子級精度進行“去除”加工，也可以是以原子級精度進行“增材”製造。無論哪種方式，都要實現對大規模原子的逐一精確操控。

原子級製造工藝創制的新物質和零部件，不但能在結構上實現原子尺度的精準、完美，而且其物理特性遠超常規塊體材料的物性。中國工程院院士、哈爾濱工業大學教授譚久彬舉例道：“比如，在集成電路行業，如果能實現單原子特徵的芯片，其在尺寸、功耗降低爲當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，原子級製造的應用前景廣闊，是下一代超精密製造的重要發展方向，也必將成爲全世界工業強國競爭的產業制高點。”譚久彬說。

南京大學原子製造研究院院長宋鳳麒也持有相似的看法。他說：“原子級製造是測控能力達到物質世界基本單元——原子的一種高端製造技術，是世界主要大國近年來競相佈局的先進製造‘未來域’。原子級製造有望將原材料的結構、尺寸全面提升至原子極限水平，製造性能逼近極限的完美產品。”

“原子級製造技術可以形成新質生產力，將爲推動科學研究提供全新的手段和平臺，將解決傳統制造業面臨的諸多瓶頸問題。”中國科學院前沿科學與教育局局長蘇剛在致辭中表示，中國科學院一直重視原子級製造方向，6年前就啓動由中國科學院物理研究所牽頭的針對性先導項目，已經在基礎理論和技術創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、浙江大學教授楊華勇看來，原子級製造與傳統制造有着本質的區別。

“傳統制造的切削、研磨、3D打印等製造技術的工具一般爲刀具，其操控對象是塊體連續材料，而原子級製造的工具爲光子、電子、聲子等這一類基本粒子。”楊華勇說，原子級製造的機理不是經典力學所能描述的，而是量子力學的範疇，通過光、磁、電、熱等多物理場的調控可以對原子定向去除、增加、遷移，從而實現材料構件的原子級製造，有望從根本上顛覆製造產品的精度和性能極限。

儘管原子級製造的優勢非常顯著，然而，科學家們不得不承認，實現原子級製造面臨着多重挑戰，目前國內外仍處於萌芽階段。

“具體來講，無論原子級製造的科學原理，還是關鍵技術，無論是原子級製造原理探索所需的科學儀器，還是原子級製造過程所需的加工裝備，都極大地挑戰了我們現在的認知和能力範疇，存在大量的瓶頸問題亟待解決。”譚久彬說。

比如，在傳統制造過程中，製造的精度、範圍和效率是互爲矛盾的三角，而對原子級製造而言，這三者的矛盾更加激烈。在宏觀器件上精準找到一個特定原子，難度堪比“大海撈針”；而在原子級製造中，則要求反覆、精準實現這種“大海撈針”。

中國工程院院士、大連理工大學教授郭東明表示，搶佔原子級製造發展先機，要發揮好新型舉國體制的優勢，整合全國各地的優勢研究資源進行協同攻關，改變過去單點自由探索的狀況，組織好各優勢單位圍繞一定的目標來進行研究，從而爲全面支撐我國高端製造能力跨越式發展和培育新質生產力，提供關鍵技術基礎和原始推動力。