在《三体》中，科学家汪淼研制的“飞刃”纳米丝，能于无形中将巨轮切割为碎片。“飞刃”强度逆天、锋利无比，因为其纳米级的结构被精确排列，展现了微观制造所能带来的宏观奇迹。曾经，这只是科幻作家狂野的想象。但在11月的南京，一场名为“原子级制造：前沿与应用”的国际会议正在告诉大家：人类，已经开始学习如何像摆弄积木一样，为一个一个原子“排兵布阵”，试图将这种“神迹”带入现实，定义下一代“制造革命”。

  让原子从“可观测”，发展到“可操控”

  随着“看到三维原子”的定性技术发展成为“确定原子坐标”的定量技术，“原子级制造”正在成为热词。目前工业和信息化部已将其列为破解集成电路瓶颈的“根技术”，2025年国家自然科学基金启动专项攻关。会议现场，记者采访了多位来自全球的科学家。

  慕尼黑大学蒂姆·利德尔教授展示了其突破性研究：将DNA作为一种编程语言，来驱动原子级结构的精准构建。“我们实现了对单个原子的基础控制，而DNA链则作为指令集，引导它们自组装成我们设计的任何形态。”利德尔强调，这完全跳出了DNA的生物学范畴，将其革新为一种在纳米尺度上通用的“构建材料”。

  北京大学研究员周继寒告诉记者，他和团队实现了原子级别催化剂活性变化的全生命周期跟踪，可为能源产业升级中的催化剂设计提供核心支撑。也就是说，构成我们人体的原子由于消耗太大而让人感到不适的时候，可以有一种方法，让原子减少消耗，从而让我们的身体更舒服，生活质量变得更高。

  南京原子制造研究所也已初步建成30米长的原子极限微制造实验设施。“单个原子直径只有0.1~0.5纳米，在宏观工件上定位原子相当于在4万公里地球赤道上找一块1厘米的糖。”南京原子制造研究所所长宋凤麒比喻说，垒砌100个原子时，可能出现数百万种相同能量优先级的排列方式，获得目标结构的概率逼近零。

  南京大学原子制造研究院的“原子极限微制造实验设施”采用团簇束流技术，直接控制原子团簇而非单个原子，每秒操控次数突破万亿次，形成真正的原子级制造能力。这套系统由高强度团簇束流源、磁电双聚焦质量选择谱仪和Stark型结构分离谱仪组成，全是自主研发。比利时鲁汶大学副校长彼得·利文斯赞赏道：“这套设施拥有将梦想变为现实的巨大潜力。”

  成果落地！“江苏制造”正在崭露头角

  一批江苏企业也在尝试“破冰”。透射电镜设备是原子级制造的重要观察分析仪器之一。苏州博众仪器科技有限公司经过5年研发，突破电子光学系统设计与仿真、高压超稳定电源等一批核心技术，开发完成200kV透射电镜。

  华海清科的CMP（化学机械抛光）设备不仅精度达0.1纳米，还拿下了国内主流晶圆厂批量订单。2024年华海清科营收飙到34亿元，净利润超10亿元，还在昆山投资5亿元扩产。

  无锡微导纳米公司2015年成立时就瞄准原子层沉积（ALD）技术，他们的设备像给物体表面“原子级盖楼”，一层层堆叠原子级薄膜。2018年推出的“夸父”系列让太阳能电池效率反超国外设备，通威、隆基这些光伏巨头都成了客户。

  名词解释 原子级制造：微观世界的“极限乐高”

  原子是构成物质世界的基本组成单元，直径通常在埃米（纳米的十分之一）量级，不到人类头发丝的100万分之一。所谓原子级制造，可以理解为物质世界的“极限乐高”或“原子刺绣”。

  现代纳米技术，像是在用精良的刻刀雕刻，能创造出微小的芯片，但依然是在“批量处理”原子。而原子级制造，意味着我们手持一把“原子镊子”和“原子画笔”，能够精准地拾起、移动、放置每一个特定的原子，从而优化整个物体的性能，甚至从最基础的层面构建出自然界不存在的全新材料和器件。以集成电路行业为例，如果能实现单原子特征的芯片，其尺寸、功耗可降低至当前的千分之一以下，计算能力则提升千倍以上。

  未来展望 用“技术奇点”重塑世界，一切皆有可能

  原子级制造，是我们这个时代面对的“技术奇点”。《自然·通讯》高级编辑克里斯蒂安·库特纳告诉记者，当下探讨原子制造议题“时机格外合适”。因为一旦跨越可控与可重复的临界点，相关技术将迅速规模化，重塑一切。比如——

  能源革命：我们或许能造出模拟光合作用的“人工树叶”，直接将阳光、水和二氧化碳转化为清洁能源与食物，从根本上解决能源和气候危机。

  计算飞跃：诞生于原子尺度的量子计算机，运算能力将呈指数级提升，让药物研发、天气预测变得轻而易举。

  医疗奇迹：可精准识别并摧毁癌细胞的“纳米机器人”，或能完美修复组织器官的生物支架，都将成为可能。

  宋凤麒建议，原子级制造涉及机械、材料、物理、化学等多学科领域，要提前布局，多方合作，强化原子级制造战略力量建设，培养跨学科的交叉复合型人才和工程型人才，推进校企融合发展。（徐媛园）