纳米科学技术论文

1世界纳米科学技术研究总体趋势分析

(ⅰ)主流国际期刊发表的文章数量对比分析.选择了纳米科技领域公认的主流学术期刊20种,在2003~2013年统计范围内,对发文量居前10名的国家和地区在主流学术期刊上的文章分布情况进行了统计分析,结果见表2.从表2可以看出,在统计的20种主流学术期刊上,美国的发文量遥遥领先其他国家,高达22067篇,中国的发文量为3421篇,位居第6位.将20种主流学术期刊按照影响因子()分类后进一步分析(图2),可以看出,影响因子大于20的学术期刊上,中国的发文量只有76篇,所占比例(3.82%)很低.发文量前5位分别是美国(1068篇)、德国(221篇)、英国(193篇)、法(149篇)、日本(121篇)等发达国家,说明美德英等发达国家的纳米科技论文展现出很强的影响力.

(ⅱ)论文质量分析.论文数量可以作为科学产出能力的一个评价方面,但更重要的是论文的质量,即学术影响力.论文的被引用可看作是研究论文与某特定领域知识体的“连接剂”,也常常作为测度论文质量的“计量仪”.针对表1中列出的各个国家和地区所发表的纳米科技论文数量、论文的引文数量、篇均引文数量以及H指数,进行论文数量与质量分析,并对论文和引文2个指标加权统计后,得到各国家和地区在纳米科技领域的综合实力的排名顺序(表3).发文量指2003年1月1日~2013年12月31日为止全部被SCI收录的相关论文.入围本次统计的国家和地区为居前20位的国家和地区.引文数指2003年1月1日~2013年12月31日为止上述20个国家和地区SCI论文的被引频次.对上述2个指标,以国家或地区为对象统计数值,采用加权统计[7]后,得到20个国家和地区的综合排名如表3所示.从引文数来看,位居前5位的国家分别是美国、中国、德国、日本和英国.从篇均引文数看,位居前5位的国家是瑞士、荷兰、美国、英国和新加坡.从综合位次看,居前5位的国家是美国、中国、德国、日本、韩国,我们可以将这5个国家作为纳米科技领域的强国.中国发文量、被引数均居第2位,但篇均被引次数下降为第14位,说明论文的质量和影响力还有待进一步提高.

2研究主题、研究机构和高频文章分析

(ⅰ)从关键词分析纳米科学技术的发展趋势.为了更加全面分析纳米科技的发展趋势,采用关键词词频分析法,统计文献包括2003~2013年WebofScience的SCI-Expanded数据库检索到的SCI论文.通过关键词词频统计发现,频次前20个关键词中(表4),频次最高的是nanoparticles(纳米粒子)、nanocomposites(纳米复合材料)、carbonnanotubes(碳纳米管)、nanostructures(纳米结构)、mechanicalproperties(力学性能);频次较高的有self-assembly(自组装)、TiO2(二氧化钛)、microstructure(微观结构)、thinfilms(薄膜)、nanowires(纳米线)、X-raydfrac-tion(X射线衍射)、nanomaterials(纳米材料)等,这反映出全球纳米科技共同关注的焦点,大都集中在纳米材料及材料制备、分析表征等相关研究.以热点关键词“nanomaterials”为例,进一步深入分析比较不同研究方向的情况(图3),我们可以发现碳纳米材料是纳米材料方向最为活跃的研究焦点,其次是金属及其氧化物纳米材料,然后依次为:高分子纳米材料,薄膜纳米材料,量子点,硅及其化合物,胶体纳米材料等.为了分析不同国家在研究方向和关注焦点的差异,我们进一步对美国、中国、德国、日本4个纳米科技强国最关注的20个主题词进行了分析和比较,结果见表5.从表5可以看出,我国纳米科技关注的方向十分广泛,绝大多数领域都有涉猎,但值得注意的是我国关注的高频关键词,如chemicalsynthesis,photoca-talysis等均不在美国、德国和日本的重点关注之列.进一步对这2个主题词的频次进行了中外对比分析,统计结果见表6.可以看出,我国在这2个方向发表的论文总数已经超过其他9个国家和地区的总和,这说明我国在这些方面的研究“可能”存在过热现象,值得进一步深入跟踪分析.除了各国共同关注的科学问题以外,美国尤其重视药物递送和纳米药物的研发.德国的重点非常突出,更加注重力学性能、显微结构、原子力显微镜、X射线衍射技术等与纳米技术相关的研究.日本较为关注显微结构、机械性能、碳纳米材料等.因碳纳米管是日本科学家发现的,所以日本在碳纳米管的相关研究方面投入的精力最多.值得一提的是,尽管nanoparticles在各个国家都排在第1,但是,这个词是所有颗粒状物质的统称,而处于颗粒状的纳米材料比较普遍.

(ⅱ)研究机构发文量对比分析.按照论文通讯作者单位统计分析2003~2013年纳米科学技术领域发文数量排前10位的国际研究机构及其总被引频次和篇均被引频次,结果见表7.我国有4个研究机构入围,分别是中国科学院、清华大学、浙江大学和南京大学,发文量分别位居第1,3,6和10位.中国科学院的发文数量远远超过其他国际研究机构,是第2位俄罗斯科学院发文量的2.7倍,显示出中国科学院在纳米科技研究方面的超强实力。仔细分析这些数据,可以发现1个奇特现象:美国的发文总量位居全球第1位,但美国单一研究机构的发文量并没有入围前10位.这表明虽然美国开展纳米研究的机构众多,但这些研究机构之间有不同的研究范畴,特色较为明显;另一方面,也说明纳米科技与美国其他领域科学技术的发展有很高的融合度.我们进一步统计分析了国内发文量居前10位的研究机构,结果见表8.从中可以看出中国科学院在发文量和总被引频次方面展示出很雄厚的实力.北京大学的篇均被引频次略高于国内其他研究机构,篇均引用篇次为19.67,但与国际篇均被引频次最高的研究机构(新加坡国立大学篇均引用频次26.4)仍有较大的差距.

(ⅲ)高频文章分析.2003~2013年统计范围内,被引用次数最高的前20篇论文及作者等相关信息见表S1.20篇高被引论文中,65%的在影响因子超过30的期刊上.其中英国曼彻斯特大学Geim教授等人[8]于2004年在Science发表的题为“Electricfieldeffectinatomicallythincarbonfilms”的文章被引频次最高,共计13436次.从国别看,20篇高被引论文中,美国发表了13篇,位居首位,并有5篇在前10名以内,充分显示了美国文章的超强影响力.亚洲地区日本有2篇文章进入高引用范畴.中国没有文章入围高被引论文,说明虽然中国发文量居世界第1,但论文被关注程度和美国还有不少差距,中国研发机构和文章的影响力还有待提高.

(ⅳ)高引用科学家.2014年美国汤森路透(ThomsonReuters)公布了“全球高引用学者”名录(HighlyCitedResearchers2014,/).“高引用学者”是指全球最具领导力的科学家.成为世界“高引用学者”,意味着该科学家在其所研究的学科内具有世界级影响力,其科研成果为该学科的发展做出了重要贡献.2014年7月27日美国汤森路透公布了2002~2012年之间的“全球高引用科学家2014”,名单根据近11年(2002~2012年)被SCI收录的全部自然和社会科学领域论文进行排名,基于ISIEssentialScienceIndi-cators(ESI,基本科学指标)中的“HighlyCitedPa-pers(高被引论文)”,即发表的论文为所属领域中前1%的高引用论文.“2014年全球高引用科学家”分为21个学科领域,全球共3215人次入选.中国大陆共110人(126人次)入选.其中从事纳米科技研究有22人,占所有学科领域的1/5,远远高于其他领域.这显示了纳米研究对提升我国基础科学研究的国际学术地位,起到了至关重要的作用.

(ⅴ)合作研究状况分析.利用检索的数据,对纳米科技的合作研究状况进行了分析,结果见表9.从表9可以看出,全球纳米科技论文的作者数量由2003年的53217位增加到2013年的293005位,11年增加5.5倍.这说明全球范围内,从事纳米科技研究的学者数量增加较快.文章的篇均作者变化不大,但国际合著明显增加,国际合著比例从19.11%升至22.49%,说明纳米科技领域国际合作研究呈现逐步增强的趋势.

3结论

(1)我国纳米科技发展迅速,发文量逐年快速增长,超过一半的论文是近4年发表的.我国的发文量和被引频次位居世界第2位,但在篇均被引频次、高影响因子学术期刊上的发文量等方面,与美国等发达国家仍有很大的差距.这说明我国纳米领域的研究非常活跃,但研究的质量需要通过务实的工作进一步提升.(2)从关键词词频分析来看,我国纳米科技关注的焦点主要是纳米粒子、纳米结构、碳纳米管、微米结构、纳米材料、二氧化钛、纳米毒理学、力学性能、石墨烯、化学合成、光催化等,涉及的领域比较广泛.我国在化学合成、光催化研究等方面表现出高热状态,但并非国际关注焦点,值得警惕.国际关注的焦点,如药物递送、结构纳米材料等领域应在我国加大研究力度.(3)本次数据检索显示,中国科学院是全球纳米科技最多产的研究机构,位居全球第1位.清华大学、浙江大学和南京大学等国内研究机构的发文量均入围前10名,但我国研究机构的篇均引用频次与国际著名研究机构相比,仍有较大的差距.从国内研究机构分布来看,除了中国科学院和几个著名高校以外,中国其他研究机构,目前还很难在纳米科技的高水平研究领域占有一席之地.(4)在高质量文章方面,我国的表现与美国等发达国家差距较大.影响因子大于20的学术期刊上,我国发文量远远落后于主要发达国家,占比很低;在统计的20篇高被引论文中,中国没有文章入围.这些数据表明了我国纳米领域论文的影响力需要进一步提升.本文利用文献计量方法研究了2003~2013年纳米科技在世界和中国的发展趋势,研究结果对我国前沿科技的宏观政策的制定和完善具有一定的参考意义.但文献计量方法作为一种科技成果的评价方法,其应用存在一定的局限性,且本次统计对象SCI-E所收录的刊物以英语刊物为主,一些非英语国家出版的核心刊物并未收录其中.所以,研究角度和结果可能存在一定的局限性.

作者：闫金定单位：科学技术部基础研究管理中心