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“科学与中国”院士专家巡讲团庆祝学部成立50周年系列报告会
时间：2005年5月31日
地点：中国科学院研究生院礼堂
百年物理学的启示
全国人大常委会副委员长，
中国科学院院长 路甬祥
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第七，社会需求的拉动以及科学与技术之间的相互作用是推动物理学近百年进步的根本原因。
1897年，物理学家提出晶体的生长取决于结晶核的数目、结晶速度和热导率三个独立变量以来，对微观结构和宏观性质认识得最深入，并对它的加工制备技术掌握得最成熟的材料应该推半导体。
我们简略的看一下半导体发展的历程。英国物理学家法拉第发现氧化银的电阻率随温度升高而增加之后，随着又发现光电导、光生伏打和整流三种半导体物理效应，英国物理学家威尔逊提出半导体导电模型，这是1931年。美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿研制出晶体管，体积小寿命长的晶体管很快就取代了真空电子管，到了1950年，记得我小的时候，还装过真空管的收音机，现在真空管收音机，除了音响发烧友，为保真度好，用它之外，其他的还是用半导体。英国达默提出了集成电路的设想，美国人基尔比和诺依斯各自独立研制出了最早的集成电路。
半导体集成电路由于需求的拉动，飞速地发展，从小规模一直到极大规模，相应的加工尺寸已经到了0.1微米，人们利用微电子材料和工艺制作出了微形的梁、槽、齿轮和薄膜乃至于微型的马达，他们也可以像制作晶体管那样成批地制造。基因芯片是固化大量生命信息的DNA芯片，其空间分辨率正是从微米向纳米发展，现在已经应用于生物医学、分子生物学的基础研究、人类基因组研究和医学的临床实验。基因芯片将对生物学基础研究和临床医学、诊断学和脑与神经生物学等产生革命性的影响。
集成电路的制作使用半导体材料也经历了锗—硅—砷化镓等三五属半导体的变化，生产工艺则从平面工艺到分层工艺再到图形，包括光刻、刻蚀可视、沉淀、外延、扩散、溅射，测试、封装等微米亚微米的加工工序。集成电路材料与工艺不断进步，以及物理学的不断发展，导致了微纳电子学的产生，微米级的技术本身延伸出X光刻机，电子束爆光机，例子束光刻机以及对材料进行原子级的修饰技术，首先成为发展纳米技术的工具。但目前最精细的工具还是新发展出来的用于原子尺度加工的扫描隧道显微镜和原子力显微镜等扫描探针显微镜，当然它也有局限，因为它的效率不高。电子爆光机和离子爆光机是目前实用的纳米加工工具，扫描探针显微镜目前为止可作为原子尺寸加工的唯一工具，我相信总有一天要取得新的突破。
以纳米技术为基础，新的工具将导致小于100纳米超微分子器件的诞生，这些分子器件可能具有更为主动和复杂的性能，能够帮助人类完成更为复杂的操作，或者精确的操作，基于分子装配的纳米技术，将能够对物质结构进行完全的事先的设计和控制，使人类能够按照自然规律制备出超微的智能器件，半导体集成电路和纳米科技的发展表明，导致科技进步的动力不仅来源于科学家和工程师的创造欲，而且来源于社会需求的拉动。自第二次世界大战以来，社会需求对科学发现和技术发明的拉动作用越来越大，要求我们科技人员和科技管理人员要摒弃封闭的经院式的思考方法和管理方式，密切与社会的联系，准确把握社会需求，有效而又有针对性地推动科技进步和创新。特别是对于我们这样一个急需利用有限的科技资源推动现代化建设的发展中国家的科技人员来说，更是需要如此。我们中国的两弹一星，当然是科学家在党和国家的领导下取得的成就，但后面的动力，还是来源于国家安全需求的强大推动。我们袁隆平教授所完成的杂交水稻这个巨大的成就，显然他的研究动力，不仅是袁隆平先生的创造力，其背后也来源于中国13亿人口对粮食需求的推动。这个需求反映到科学家身上，反映到袁隆平教授脑海里，成为探索的不竭动力。
