葛廣路 朱星,2

(1.中國科學院納米檢測與標準重點實驗室,國家納米科學中心,北京 100190; 2.北京大學物理學院,北京 100871)

納米技術領域科技術語的標準化

葛廣路1朱星1,2

(1.中國科學院納米檢測與標準重點實驗室,國家納米科學中心,北京 100190; 2.北京大學物理學院,北京 100871)

術語和命名方法是標準化的重要工作內容。針對納米技術的快速發(fā)展和納米產業(yè)的不斷擴大,各國和各大標準化組織都開展了納米科技術語的標準化工作。文章主要介紹這方面的動態(tài)和進展,以期為從事納米科技領域的專家學者和開發(fā)人員提供參考。

納米技術,標準化,國際標準化組織

前 言

統(tǒng)一的命名方法和術語體系對于任何一個科學研究領域來說都是至關重要的?；瘜W家和生物學家要使用成千上萬的分子和物質,很難想象沒有科學的名詞體系,化學和生物學能發(fā)展到今天。納米技術是從 20世紀 80年代末興起的,是對納米尺度的物質進行表征、操縱和加工的技術,被廣泛認為是繼信息技術和生物技術之后能夠改變人們生活的技術之一。作為一個成長迅速的學科領域,迫切需要統(tǒng)一術語,以保證納米科技和納米產業(yè)中的語言溝通,以及推動公眾對納米科技的理解。

對納米技術涉及的術語進行標準化存在如下困難：(1)納米科技是一個學科高度交叉的領域,涉及化學、物理、生物、工程等多個學科,衍生出納米生物醫(yī)學、納米器件加工、納米表征測量等分支領域,來自不同學科的研究人員會從各自的角度出發(fā)對納米材料進行命名。因此,結合已有的術語體系,建立統(tǒng)一的命名法,難度很大。(2)納米科技正處在飛速發(fā)展階段,很多新材料、新現(xiàn)象、新手段層出不窮,甚至一些已經相對成熟的術語也隨著學科發(fā)展需要不斷修訂,這也對建立一個力求完整的術語體系提出了挑戰(zhàn)。(3)納米尺度既是長度單位,又蘊涵性質的突變,而這種突變對不同性質來說又是在不同長度上發(fā)生,所以定義納米尺度及納米性質既需要科學準確,又需要高度凝練,不能過于繁復[1]。

正因為術語對納米科技研究本身以及納米產品和市場都有重大的意義,幾年來國內外都開展了納米科技術語標準化的工作。本文介紹該領域的最新進展,以期為從事納米科技領域的專家學者和開發(fā)人員提供參考。

一 國內納米技術術語標準化

2005年 4月我國頒布第一批七項納米領域的國家標準,其中就有《納米材料術語》(GB/T 19619—2004,terminology for nanomaterials)。這項標準規(guī)定了納米材料一般概念和按技術分類的具體概念的術語。分為一般概念、納米材料的種類、特性、制備方法、處理方法和表征方法 6類,共 68個術語。其中對納米尺度的定義是在 1到 100納米范圍的幾何尺度,沒有涉及性質變化。

與納米材料相關的其他術語標準有 2008年發(fā)布的《顆粒系統(tǒng)術語》(GB/T 16418—2008,particle system—vocabulary)。該標準適用于任何固體顆粒、液滴或氣泡的顆粒系統(tǒng),也包含傳統(tǒng)上稱為超微顆粒的納米顆粒,以及可以用于表征納米顆粒的X光小角散射,光子相關光譜法等術語。

二 國際納米技術術語標準化

1.國際標準化組織 (ISO)

2005年 ISO成立了納米技術委員會 (ISO/ TC229)。成立之初就把術語和命名法的標準化放在重要的位置,設立了第一工作組：Terminology and Nomenclature。2006年 IEC(國際電工組織)的納米技術委員會 TC113成立之后,為避免重復,與 ISO/ TC229成立了聯(lián)合工作組,共同制定納米技術的術語和命名法標準。

該工作組的召集人為加拿大人 Clive W illis,秘書為Brian Haydon。參加成員來自加拿大、中國、德國、法國、日本、荷蘭、挪威、南非、瑞士、英國、美國等國家,也有協(xié)作組織成員,如OECD(經合組織)、ANF(亞洲納米論壇)、CEI—Italy等。他們包括納米科技研究人員、標準化專職人員、工程師、產業(yè)界代表、語言學家、律師、各國標準局官員等。

由于參加人員來自不同的領域,知識結構差別很大,第一工作組的進展來之不易。2008年發(fā)布了第一項技術規(guī)范 (TS,technical specification), 2010年即將發(fā)布一個技術規(guī)范和兩個技術報告(TR,technical report),另外兩個 TS將很快進入投票階段,有四個 TS進入委員會草案 (committee draft)階段。

第一工作組目前有 11個工作項目：

①ISO/TS 27687：2008 nanotechnologies—terminology and definitions for nano-objects—nanoparticle, nanofibre and nanoplate(納米技術 ——納米物體的術語和定義 ——納米粒子、納米纖維和納米板)

這個項目由英國人Mark Gee主持,2006年立項,2008年完成并由 ISO發(fā)布。最早的名稱是 vocabulary—nanoparticles(納米粒子詞匯),是英國標準學會 (BSI,British standard institution)于 2005年5月發(fā)布的BSI PAS 71納入 ISO工作范圍后內容的進一步豐富。后來將納米粒子(三維都在納米尺度)、納米纖維(二維在納米尺度)和納米板 (一維在納米尺度)統(tǒng)稱納米物體。

②TR：framework for core concepts(核心概念的分類框架)

該項目由加拿大負責,目前已到 DTR(draft technical report)階段,預計于 2010年上半年出版。它和第 5項是互為補充的兩個部分。它實際上是基于 ISO對建立術語體系的規(guī)定 (如 ISO 704—terminology work—principles and methods),由核心概念出發(fā)得到核心詞匯,再加以定義。這種先從語言學的角度對技術領域內的術語進行分類和建立關聯(lián)的方法值得我們學習。

③TS：terminology and definitions—carbon nanoobjects(碳納米物體的術語和定義)

該項目是由日本的阿部 (Shuji Abe)擔任負責人,規(guī)定了碳納米管、富勒烯等納米材料的術語。

④TR：outline of a method for nanomaterials classification(納米材料分類方法總則),即將發(fā)布。

圖 1 納米尺度領域分類

該項目也是由加拿大負責,核心詞匯在建立術語體系中占有重要地位,根據這些核心詞匯可以衍生出所有的其他詞匯,所以數(shù)量上不能太多。納米領域最核心的詞匯就是“納米尺度 (nanoscale)”一詞,目前的定義是：The size range from approximately 1nm to 100 nm.附加說明 (note)：Properties that are not extrapolations from larger size will typically,but not exclusively,be exhibited in this size range.For such properties,the size limits are considered approximate.

經過代表們在歷次會議上非常詳盡的討論,已經接近共識的詞語有：

nanotechnology, nanoscience, nanoscale phenomena,nanoscale properties,nanomaterial,manufactured nanomaterial,incidental nanomaterial,nanostructured material,nanomanufacturing processes

正在討論中的通用詞語 (general terms)包括：nanofabrication,self-assembly,lithography,bottomup process,top-down process

其他十大類涉及納米加工過程的詞語包括：

assembly techniques

biological techniques

nanostructured material synthesismethods

deposition methods

etchingmethods

nanocomposite manufacturingmethods

nanoparticle synthesis

nanopatterning lithography

roll-to to-rollmanufacturing techniques

self-assembly and directed self assembly

⑥ terminology and definitions—nanostructured materials(納米結構材料的術語和定義)

納米結構材料指的是具有納米結構的宏觀材料 (如多孔材料)。定義工作包括對 nanostructured、nanophase、nanocomposite的描述,從三個不同層次進行定義。

⑦ter minology and definitions—bio-nano interface(納米生物界面的術語和定義)

對于如何區(qū)分納米技術詞語、生物技術詞語,從而選出與納米—生物交界的關鍵詞語需要深入討論。

⑧ter minology and definitions—nanoscale measurement and instrumentation(納米測量和設備的術語和定義)

這個項目是和 ISO/TC201(表面分析)聯(lián)合,由澳大利亞的 JohnMilles負責。

⑨ ter minology and definitions—for medical, health and personal care applications(用于醫(yī)藥、健康和個人保健用途的術語和定義)

⑩terminology and definitions—nanomanufacturing processes(納米加工過程的術語和定義)

該項目與國際純粹與應用化學聯(lián)合會 ( IUPAC)聯(lián)合進行。以納米粒子為例,命名中應該包含哪些指標(粒徑、成分、表面配體、電荷,等等)需要仔細考慮,這也是學術界一直關心的問題[2]。

除這些正式立項的項目之外,第一工作組還成立了若干任務組,進行一些特定領域的信息收集和立項前的準備工作。其中一個是納米技術集成術語數(shù)據庫“Integrated Ter minologyDatabase forNanotechnology”的問題,這個數(shù)據庫將在 ISO范圍內協(xié)同使用,有助于整合不同委員會之間有關納米技術的術語和命名法標準的建立。在下次 TC229荷蘭馬斯特里赫特 (Maastricht)會議上將提出有關數(shù)據庫結構的提案 (architecture for the database),這個工作的第一步是建立“The ISO Concept Database”(網址是：cdb.iso.org,2009年 10月 27日開始啟動)。這一數(shù)據庫的建立將有助于從 ISO已經發(fā)布的標準中遴選一個初步的術語表。

在第一工作組任務中,納米技術集成術語數(shù)據庫的建立和其他項目的實施,將會使過去三年間建立的工作框架更加充實,并且加強與其他委員會的合作關系。其他的合作項目將在化妝品、食品添加劑、營養(yǎng)保健品等方面發(fā)揮作用。

與此相關,2008年由召集人內部任務組(Convenor's Inter im Task Group(CTG))設立的項目“納米技術本體論方法(ontology)”執(zhí)行一年后被宣布停止,認為與 the Integrated Ter minology Database for Nanotechnology的思路不符。這個項目的申請人是來自一個私人個體咨詢公司的挪威人,并不從事任何具體的科技研究,而僅僅從事數(shù)據庫的調研和整理工作,提出的 ontology方法也是沒有任何針對性,沒有被認可,只能中途停止。這說明從ISO大局發(fā)展需要,不可能支持意義不大的項目。

在前不久召開的 TC229以色列全會上,第一工作組作出以下決議：

由伊朗人Ali領銜的項目JWG1-TG2 Outline of Nanomaterials Classification (Nano-tree)—Applications將轉移到第四工作組,因其所涉及的內容更加適于后者的材料技術指標 (Materials Specification)部分。

伊朗人在波爾多會議上提出 Nano-tree的項目,并且以樹枝狀分類表形式給出詳盡的與材料制備相關的分類內容,其后又與各國代表多次溝通。

從第一工作組的進展來看,美、加充滿強烈的主導意識,英、德努力推動將本國標準列入國際標準,日本在標準制定中取得實質性進展。

2.歐美國家的納米技術術語標準化

1)美國的AST M/E56

早在 2005年 E56(納米技術委員會)成立之初,其優(yōu)先工作項目就包括在所有利益相關者的需求驅動下,制定一份全球范圍的納米技術術語標準。納米結構的特性、合成和應用研究正在以指數(shù)級數(shù)迅速增長,遠遠超過了對這些新材料化學構成和物理組成進行描述的語言的發(fā)展。和 ISO/ TC220相似,E56的第一分委員會 (E56.01)也是信息學和術語方面。

2006年 11月,E56審批通過了該技術委員會的第一個標準：AST M E 2456-06 Terminology for Nanotechnology(納米技術術語)。這份標準是若干組織經過通力合作完成制定的,可以在AST M/E56技術委員會網站上 (http：//www.astm.org/COMM IT/SUBCOMM IT/E5601.htm)免費獲取。該標準規(guī)定了 nanoscale、nanotechnology等 13個術語。

E56技術委員會主席 Vicki Colvin說：“這份AST M術語標準將改變我們與決策者、教師和鄰居們的交流方式。我們將第一次能夠放心使用諸如‘納米微?！@樣的關鍵性術語,并且確信自己的用語是精確的,能夠與全球的納米技術專家交流和共享。更加美妙的是這份文獻是免費獲取的?，F(xiàn)在,對納米技術感興趣的教師和學生們能夠方便地查詢這份術語辭典,自行消化理解我們這個技術在眾多領域的細微差別?！盵3]

為了促進術語標準的制定工作,AST M發(fā)起此項目并與很多合作伙伴簽訂了聯(lián)合制定標準的協(xié)議,包括美國電氣電子工程師學會 (IEEE)、美國機械工程師協(xié)會 (AS ME)、美國國家科學基金會(NSF)、日本國家先進工業(yè)科技學會 (A IST)、國際半導體設備與材料公司和美國化學工程學會。

AST M相信通過合作協(xié)議可以避免眾多標準組織間的資源重復建設,為專家團提供唯一標準的研發(fā)基地,進而制定出一份既包括信息又包括應用的真正的全球術語標準。

2)英國的 PAS

英國標準學會于 2008年 2月發(fā)布了 6項納米名詞的公開規(guī)范(PAS),分別是：

PAS 131 Terminology for medical,health and personal care applications of nanotechnology

PAS 132 Terminology for the bio-nano interface

PAS 133 Terminology for common nanoscale measurement terms including instrumentation

PAS 134 Terminology for carbon nanostructures

PAS 135 Terminology for nanofabrication

PAS 136 Terminology for nanomaterials

這里的 131、132、133、135已經成為 ISO/ TC229相應標準的基礎文件,反映出英國在標準制定上的超前意識。

三 結論與展望

納米技術領域的術語體系建立和標準化是一個緊迫的任務,同時又是一項系統(tǒng)工程,ISO/TC229正在進行的術語標準化工作集合了各方面的專家,保持與各標準組織密切協(xié)作,參照其他傳統(tǒng)領域的成熟經驗,并嚴格遵循 ISO規(guī)定的科學方法,值得我們認真借鑒。

[1]W ills C.Nanotechnology—The terminology challenge[J]. ISO Focus,2007(4)：26-27.

[2]Gentlemen D J,ChanW CW.A systematic nomenclature for codifying engineered nanostructures[J].Small,2009,5 (4)：426-431.

[3]AST M標準化新聞.[EB/OL].(2006-12-01)[2009-12-05].http：//www.cssn.net.cn.

The Standardization of Ter minology in Nanotechnology

GE Guanglu,ZHU Xing

Te rm inology and nom enc la ture a re imp ortant p a rts of s tanda rd iza tion.W ith the fas t deve lopm ent and indus tria l g row th of nanotechnology,s tanda rd iza tion organiza tions a round the w orld have s ta rted working on this asp ec t.This a rtic le introduces the current s ta tus in this fie ld,and p rovides inform a tion for both academ ia and R&D sec tors.

nanotechnology,s tanda rd iza tion,ISO

N04

A

1673-8578(2010)01-0026-05

2010-01-12

葛廣路(1970—),山東濟南人,副研究員,現(xiàn)在國家納米科學中心納米標準研究室工作,主要從事納米材料和納米測量技術的標準化研究;朱星(1950—),北京人,北京大學物理系教授,國家納米科學中心副主任,主要從事近場光學和掃描探針顯微學研究。通信方式：gegl@nanoctr.cn。