宋鳳麒教授在2025原子級制造產業發展論壇期間接受央視專訪（來源：央會見視頻號）

原子制造是一種通過精確操控物質世界最基本單元——原子，來實現極端精密制造的前沿技術。它代表著制造能力向原子尺度的極限邁進，能夠逐個原子地構建完美結構，并對產品性能進行原子級別的優化。人們普遍相信，一旦實現了對原子的自由操控，便可以按需設計和構筑具有特定功能的原子級微納結構，從而開發出具備極限集成度、超高靈敏度、超高速度與高通量特性的傳感、計算與通信器件。同時，這項技術還將催生原子級別結構完美且經過徹底重構的全新材料與系統，甚至有望實現具備智能行為的先進裝置。

原子制造被譽為一種“上帝視角”下的物質創制方式，不僅是未來制造技術的重要方向，更是人類制造能力演進的自然趨勢。它象征著人類對物質世界的深層掌控，承載著在微觀尺度上重塑自然、實現技術突破的終極夢想。

近年來，掃描探針技術、原子團簇束流、原子層堆疊、冷原子操控以及精確自組裝等具備原子級操控能力的前沿技術取得了長足發展，多種“自上而下”與“自下而上”的制造工藝正不斷逼近原子尺度極限。在產業應用層面，集成電路技術最具代表性，其產品中最小器件特征尺寸已縮小至10 nm 量級，部分先進制程甚至進一步突破該節點；與此同時，學術界已開始探索基于單原子的集成電路技術，推動電子器件向極致微小化邁進。在原子操控方面，自20 世紀80 年代人類首次實現對單個原子的觀測與操縱以來，相關技術迅速演進，我國也及時布局并掌握了核心技術。進入當代，原子操控在精度、自由度和效率等方面均取得顯著突破，實現了對原子位置、排列和耦合狀態的精確調控，催生出大量原子級精準構筑的新型材料、功能器件與量子系統。在此背景下，原子制造正從科學構想逐步走向工程技術現實，成為引領未來科技變革的重要方向。

原子制造未來產品

在這一背景下，自2015 年起，我國與一些主要發達國家幾乎同步從國家層面啟動了原子制造技術的研發布局。當前，我國正處于大國科技競爭日益激烈的格局之中，先進微納制造技術成為戰略制高點，其中尤以核心技術的自主可控最為關鍵。“卡脖子”問題頻現，凸顯出突破關鍵制造瓶頸、實現技術自立自強的緊迫性。

值得重視的是，我國在原子操控技術及物質科學基礎研究方面已積累了較為扎實的基礎，整體水平接近國際前沿。若能從現階段起高度重視原子制造技術的發展路徑，該領域有望不僅擺脫被“卡脖子”的困境，更可能在未來實現技術反制。

正因如此，從中央級科研資助機構到地方政府，再到一批龍頭企業，紛紛布局原子制造重大研究計劃。全國性學術交流持續活躍，每年舉辦的原子制造專題會議為學界與產業界搭建了重要對話平臺。在中國科協發布的2022 年十大前沿科學問題中，“如何實現原子尺度精準制備和結構調控以構建未來信息功能器件？”(即“信息器件的原子制造”)和“能否實現材料表面原子尺度可控去除？”(即“材料表面的原子制造”)兩大命題赫然在列，彰顯其戰略地位。2023 年，國家自然科學基金委與中國科協組織多場高端論壇，在“高端制造”方向票選出的首要科學問題即為“如何實現原子級可控制造”，同時“納米科技十大挑戰”中亦有議題聚焦于原子級精準制造。進入2024 年，全國范圍內多次召開原子級制造專題會議，國家層面開始明確將原子級制造列為未來產業重點培育方向。2025 年，工業和信息化部、國家自然科學基金委相繼設立前沿專項，加大對該領域的系統支持。上述趨勢表明，原子制造的技術體系、研究隊伍和影響力正在我國加速形成，已進入從基礎積累向系統突破躍遷的關鍵階段。在此之際，亟需一部系統梳理國內外進展、凝練發展思路的專題讀物，為本領域科研人員及相關技術人員提供理論參考與實踐指引。這正是我們組織編寫《原子制造科學與技術》一書的初衷與使命所在。

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原子制造科學與技術購買

宋鳳麒 等著

北京: 科學出版社, 2026.3

迄今為止，人們已在多個方向上掌握了原子操控的關鍵技術，充分展示了原子制造的巨大潛力與廣闊前景。本書所探討的原子制造技術涉及廣泛而深厚的學科基礎，且該領域正處于快速發展階段，尚未形成一個完整、定型的學科體系。我們這些長期得到國家持續支持、致力于該領域研究的科研工作者，深感有責任對近年來國內相關技術的發展進行系統性總結與提煉。為此，本書選擇從原子級精準操控能力的角度切入，系統介紹掃描探針技術、原子團簇技術、基元配合與自組裝技術、固體功能原子(缺陷)中心(如色心)技術、原子態極端操控技術、冷原子分子技術、二維原子層材料技術、分子束外延技術以及原子級機械制造技術等多個前沿方向。我們力求梳理和呈現近年來具有代表性和示范意義的重要進展，嘗試厘清從原子操控邁向原子制造的技術路徑與發展脈絡，并對原子制造的學科構建進行前瞻性思考與探索。

原子制造相關概念范疇

近年來，學界相繼提出了“原子制造”“原子級制造”“原子與近原子尺度制造”等多個概念。其中，“原子級制造”和“原子與近原子尺度制造”的范疇更為廣泛，而“原子制造”則是其核心內容之一，代表了人類在制造領域更為長遠的理想與追求。從廣義上看，它象征著人類對物質世界實現極致掌控與精準改造的終極愿景；從狹義而言，它指的是一種基于原子層級精確操控、從原子出發構建最終產品的自下而上的制造路徑。正如本書書名所示，我們主要聚焦于“原子制造”，同時適度涵蓋“原子級制造”和“原子與近原子尺度制造”的相關內容。

本書的編寫源于我們對原子制造技術的濃厚興趣，這一方向也得到了眾多專家學者和相關領導的鼓勵與支持，同時獲得了多家學術機構及地方政府的資助。在撰寫過程中，多位同仁積極參與、鼎力相助，尤其要感謝陳斌斌、顧陸薇、陸思齊、衛長正、吳迪、楊卓寒、楊簡、胡俊濤、王子琦、胡石濤等同志為本書撰稿所付出的大量努力。在此，作者謹向所有給予幫助和支持的單位與個人致以誠摯謝意。

本文摘編自《原子制造科學與技術》（宋鳳麒等著. 北京: 科學出版社, 2026. 3）一書“前言”，有刪減修改， 標題為編者所加。

責任編輯：許 蕾

原子制造是未來制造技術的重要方向，更是人類制造能力演進的自然趨勢。本書從原子級精準操控能力的角度切入，系統介紹掃描探針技術、原子團簇技術、基元配合與自組裝技術、固體功能原子(缺陷)中心(如色心)技術、原子態極端操控技術、冷原子分子技術、二維原子層材料技術、分子束外延技術以及原子級機械制造技術等多個前沿方向，力求梳理和呈現近年來具有代表性和示范意義的重要進展，嘗試厘清從原子操控邁向原子制造的技術路徑與發展脈絡，并對原子制造的學科構建進行前瞻性思考與探索。

本書可供從事以及有志于加入原子制造領域研究的科研人員、教師、學生閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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