在《三體》中，科學家汪淼研製的“飛刃”納米絲，能於無形中將巨輪切割為碎片。“飛刃”強度逆天、鋒利無比，因為其納米級的結構被精確排列，展現了微觀製造所能帶來的宏觀奇蹟。曾經，這只是科幻作家狂野的想象。但在11月的南京，一場名為“原子級製造：前沿與應用”的國際會議正在告訴大家：人類，已經開始學習如何像擺弄積木一樣，為一個一個原子“排兵布陣”，試圖將這種“神跡”帶入現實，定義下一代“製造革命”。

  讓原子從“可觀測”，發展到“可操控”

  隨着“看到三維原子”的定性技術發展成為“確定原子坐標”的定量技術，“原子級製造”正在成為熱詞。目前工業和信息化部已將其列為破解集成電路瓶頸的“根技術”，2025年國家自然科學基金啟動專項攻關。會議現場，記者採訪了多位來自全球的科學家。

  慕尼黑大學蒂姆·利德爾教授展示了其突破性研究：將DNA作為一種編程語言，來驅動原子級結構的精準構建。“我們實現了對單個原子的基礎控制，而DNA鏈則作為指令集，引導它們自組裝成我們設計的任何形態。”利德爾強調，這完全跳出了DNA的生物學範疇，將其革新為一種在納米尺度上通用的“構建材料”。

  北京大學研究員周繼寒告訴記者，他和團隊實現了原子級別催化劑活性變化的全生命周期跟蹤，可為能源産業升級中的催化劑設計提供核心支撐。也就是説，構成我們人體的原子由於消耗太大而讓人感到不適的時候，可以有一種方法，讓原子減少消耗，從而讓我們的身體更舒服，生活質量變得更高。

  南京原子製造研究所也已初步建成30米長的原子極限微製造實驗設施。“單個原子直徑只有0.1~0.5納米，在宏觀工件上定位原子相當於在4萬公里地球赤道上找一塊1厘米的糖。”南京原子製造研究所所長宋鳳麒比喻説，壘砌100個原子時，可能出現數百萬種相同能量優先級的排列方式，獲得目標結構的概率逼近零。

  南京大學原子製造研究院的“原子極限微製造實驗設施”採用團簇束流技術，直接控制原子團簇而非單個原子，每秒操控次數突破萬億次，形成真正的原子級製造能力。這套系統由高強度團簇束流源、磁電雙聚焦質量選擇譜儀和Stark型結構分離譜儀組成，全是自主研發。比利時魯汶大學副校長彼得·利文斯讚賞道：“這套設施擁有將夢想變為現實的巨大潛力。”

  成果落地！“江蘇製造”正在嶄露頭角

  一批江蘇企業也在嘗試“破冰”。透射電鏡設備是原子級製造的重要觀察分析儀器之一。蘇州博眾儀器科技有限公司經過5年研發，突破電子光學系統設計與倣真、高壓超穩定電源等一批核心技術，開發完成200kV透射電鏡。

  華海清科的CMP（化學機械拋光）設備不僅精度達0.1納米，還拿下了國內主流晶圓廠批量訂單。2024年華海清科營收飆到34億元，凈利潤超10億元，還在昆山投資5億元擴産。

  無錫微導納米公司2015年成立時就瞄準原子層沉積（ALD）技術，他們的設備像給物體表面“原子級蓋樓”，一層層堆疊原子級薄膜。2018年推出的“夸父”系列讓太陽能電池效率反超國外設備，通威、隆基這些光伏巨頭都成了客戶。

  名詞解釋 原子級製造：微觀世界的“極限樂高”

  原子是構成物質世界的基本組成單元，直徑通常在埃米（納米的十分之一）量級，不到人類頭髮絲的100萬分之一。所謂原子級製造，可以理解為物質世界的“極限樂高”或“原子刺繡”。

  現代納米技術，像是在用精良的刻刀雕刻，能創造出微小的芯片，但依然是在“批量處理”原子。而原子級製造，意味着我們手持一把“原子鑷子”和“原子畫筆”，能夠精準地拾起、移動、放置每一個特定的原子，從而優化整個物體的性能，甚至從最基礎的層面構建出自然界不存在的全新材料和器件。以集成電路行業為例，如果能實現單原子特徵的芯片，其尺寸、功耗可降低至當前的千分之一以下，計算能力則提升千倍以上。

  未來展望 用“技術奇點”重塑世界，一切皆有可能

  原子級製造，是我們這個時代面對的“技術奇點”。《自然·通訊》高級編輯克裏斯蒂安·庫特納告訴記者，當下探討原子製造議題“時機格外合適”。因為一旦跨越可控與可重復的臨界點，相關技術將迅速規模化，重塑一切。比如——

  能源革命：我們或許能造出模擬光合作用的“人工樹葉”，直接將陽光、水和二氧化碳轉化為清潔能源與食物，從根本上解決能源和氣候危機。

  計算飛躍：誕生於原子尺度的量子計算機，運算能力將呈指數級提升，讓藥物研發、天氣預測變得輕而易舉。

  醫療奇蹟：可精準識別並摧毀癌細胞的“納米機器人”，或能完美修復組織器官的生物支架，都將成為可能。

  宋鳳麒建議，原子級製造涉及機械、材料、物理、化學等多學科領域，要提前布局，多方合作，強化原子級製造戰略力量建設，培養跨學科的交叉複合型人才和工程型人才，推進校企融合發展。（徐媛園）