生物工程技术、信息技术(IT)和微机电系统（MEMS）的发展已使微型化、智能化和一体化成为科技发展的必然趋势。生命科学研究已全面进入分子层次并开始向多学科融合的系统生物学发展，MEMS制造工艺已进入数十纳米线宽层次。以IT技术为例，2004年已实现90nm特征尺寸的商业生产,并能够向60nm发展。实际上仅从制造工艺方面看完全可以制造出更小尺度以至数个纳米特征线宽的器件。但是，集成电路的响应时延并不随技术尺度减小而单调下降，能耗反而剧烈上升，量子等物理效应成为突出的不利因素。其结果是130nm 的P4技术(晶体管数55M)最高频率为3.6G, 90nm P4（晶体管数125M）最高频率也仅达3.8G，而且到了这个尺度，用目前技术方案开发的硅集成电路的发热量可达约100W/cm2 ，Intel于2004年10月已放弃开发4G的P4方案。其根本原因是进入纳尺度时，材料和器件的物理性质和功能将由几个与尺度效应、边界效应和量子效应直接相关的特征物理尺度所决定。只要结构几何尺寸接近这些物理量的特征长度（绝大部分在纳米科学定义的尺度范围内），材料的电子结构、输运、磁学、光学、热力学性质以及机械性能均要发生明显的变化。在这些特征尺度内，物质的局域场强度与外场强度可比，局域场、外场、原子分子构型形变与器件机械行为的耦合变得突出，原子间相互位置或分子构型的变化必然引起局部电子云密度变化和纳尺度物质的物理、生化性能变化，反之，外加场通过特征物理尺度以内的局部场致纳物质构形变化和机械运动。由此产生的特异的纳智能性和纳信息功能性为在纳尺度利用量子物理与力学相互作用、机电磁光热耦合效应，实现分子仿生组装、高密度的能量存储和转化、超敏传感和致动、多场下超高密度信息记录与高频运算、结构自组织、环境自适应等功能提供了新的途径。
         纳智能器件很小的机械运动行程、微小的惯性和相对强大的量子、电磁光机等相互作用使得其机械振荡频率可容易地达到100GHz-数THz；因纳物质局域场与外场、物理生化能与几何构型形变能、机械动能间的本质的耦合关系而产生的广泛的纳智能性为信息功能性的实现和高频驱动提供了物质的和物理的基础；而原子、分子间在纳尺度复杂的、不同作用程的相互作用使纳器件很容易具有二进制信息逻辑所必须的机械双稳态, 其密度可比现有晶体管技术提高数个量级，并可与现有信息技术融合。纳尺度内的奇异多场耦合效应使纳信息器件的智能调控可以很容易地实现。因此，纳尺度下多场耦合研究和发展相关信息功能器件不仅是交叉科学前沿问题，更日益成为纳信息技术突破的关键，对我国中长期科技发展至关重要。
         利用原子力等探针技术，人类可以用原子书写、实现原子构形克隆、发展针尖化学、针尖物理力学、构造各种复杂的纳米级图案。这类纳操纵技术是搭建单个纳米器件的有力工具，但效率往往很低。另一方面，利用微硅技术、纳米压印技术等能够构建特征纳电子、分子电子器件和系统，但这种从上到下的技术随器件尺度减小成本呈指数型升高，各种表面效应和尺度效应凸现。在自然界中广泛存在各种类型生物纳米材料的有序组装现象。理解这些特殊的生物体系以及有机体的组装规则以及转变模式有助于设计和构建新型纳功能器件。通过对这些有序组装生长构筑起来的生物分子机电器件和系统的研究正在不断地为纳机电系统和分子仿生学提供创新思维和新方法。师法自然，利用多尺度、多形态模板的诱导作用以及多种外场（磁场，电场，超声，微波，流体场等等）的辅助调控作用，合成、组装纳米结构器件已经成为近年来纳米科技领域的一个重要研究方向。
          目前，各种新型纳米材料和生物仿生材料的制备和组装已经成为非常重要的研究和探索领域，并且许多技术已能满足工业需求并在实际中得到广泛应用，但大多数材料生长形成的机制以及极其重要的可控性仍不是很清楚，在这方面的继续探索是实现纳信息技术产业化至关重要的一步。我国在碳纳米管制备、纳米金属晶体特异性研究、低维纳米材料等领域具有一批国际领先的卓著成果。但要发展这类自组织、组装技术成为可控纳功能器件制造技术和集成生产技术尚存在很大挑战。
        仿生，一直是人类原始技术创新的源泉。分子生物学经过半个多世纪的发展，已经为从分子层次认识生命进化的奇迹积累了丰富的知识，生命科学已经实现了人类基因工程的宏伟目标，正在向蛋白质学发展；神经生物学经过30多年的探索已经取得许多令人惊异的成果，并为认知科学提供着知识基础。尤其是近十年来，随着原子级分辨技术的迅速发展，结构生物学和蛋白质学进入一个全新的阶段，神经信息通道、叶绿素光合作用系统等2埃级分子晶体结构不断报道，人类蛋白质数据库正在以类似当年微电子技术的“摩尔定律”呈指数型增长。这为分子层次的新一代仿生技术（分子仿生技术）提供了坚实的基础。随着纳米科技的发展，分子仿生必成为人类创造活动的又一源泉。
         除了高清晰冷极场发射技术等零星应用，纳器件和系统目前尚未广泛拓展到工程应用阶段。例如，尽管微电子技术在2004年就已全面进入纳尺度，但纳电子、纳信息器件系统技术的广泛应用可能还需要10多年时间。但是，目前正是全力开展研究，全面争夺核心知识产权的时期，需要我国科技界，尤其是青年科学家大展宏图之时。
        中国科学技术协会创导和资助的青年科学家论坛自1995年以来已经在各学科方向、技术领域的关键科学和技术议题开展了99次系列活动，参加人次近三千。一批批杰出青年科研带头人和优秀学者伴随着一期期青年科学家论坛活动已经发展起日益壮大的事业，做出了大量有影响的业绩，并不断求新、为更大的科学发现和更具影响的技术创新在科研教学第一线孜孜探索着。其中有不少人已经脱颖而出，成为中国科学院和工程院院士，有的成为高水平的学者型领导或有造诣和开拓精神的领导型学者。十年以来，青年科学家论坛以其优秀的组织形式、有为青年科学家的积极参与和高格调的活动主题，已经成为我国优秀青年科学家的思想交流之家、才华展示之家、百家争鸣之家、智慧凝练之家、友谊连结之家、合作共赢之家、改革开放以来一代科学家成长见证之家。在随着社会进步和科技教育事业发展而学术会议日增的时代，我国科协的青年科学家论坛已经具有了独特的品牌效应和招撼力，尤其在伴随论坛活动成熟起来的青年科学家心中有着一份特殊的感情。随着百期活动的举办，新一代青年科学家已在各自领域潜心耕耘出一片特色领地、渐露头角。科协的青年科学家论坛一定会越来越洪亮地响起他们的声音、托起他们的梦想、祖国光明的未来。
         本次论坛活动邀请了在物理、力学、生物、化学、材料、信息等领域一线工作的优秀科学家，其中既有德高望重德学双馨的著名科学家、有已经成长起来的青年学术带头人、也有30多岁的新一代优秀年青科学家，围绕分子和纳器件的新设计原理、新构筑方法、新概念等关键科学问题和关键技术，进行深入的交叉学科研讨，旨在高效、大信息量的学术交流的基础上，统一认识，寻求发展方向，促进开展纳器件研究的合作，并为组织国家重大基础研究项目凝练科学问题和物色队伍，促进提高原始创新能力。我们希望与会的科学家以精彩的学术报告和对交叉学科发展的展望作为对百期论坛的典庆。
     

    注:本文为论坛摘要文集序言                      
                        

 论坛执行主席：郭万林 薛其坤 段文晖

学会学术部供稿