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1. 引子
這些天，Ising 跟隨南大宋鳳麒教授學習“原子製造”這一新學科或新賽道。有趣的是，還沒有上道，就開始下筆了：那篇《原子製造：未知之所》上線後反響不錯，至少讓很多同行以為 Ising 開始“幹”原子製造了。事實當然並非如此，所謂“寒窗十年，方可謀生一隅”，筆者才剛開始淘海，連鞋都沒有來得及打溼。這一現實，也給了筆者巨大壓力，以至於經常夜不能寐，在想有何辦法可投機取巧而學習到更多的原子製造知識。這就有了這第二篇讀書筆記。
原子製造這一新賽道，要區分於其他學科，特別是區別於奈米科技，必須要有自己的看家本領和拿手好戲。所謂看家本領，即科學基礎。所謂拿手好戲，即應用上壟斷一方的技術基礎。不妨從“看家本領”開始鋪墊本文。
因為原子製造不大可能接受一個無法大規模 scaling – up 的製造方案，故先放下以單個原子操控為主體模式的 STM 技術代表的原子製造工藝，除非這一模式未來可實現大規模製造。姑且以自上而下 (up – to – bottom) 的製造方案作為物件來闡明本文的主旨。談論原子製造時，科學人第一反應一定是：微納加工或微納製造，已然在製造技術研發的主賽道上多年，看起來陣勢浩大、成績斐然 (從釋出的論文、專利及宣傳來看)。將其向更小空間尺度和更短時間尺度拓展到原子製造，當屬自然。
這一“當屬自然”令人難以反駁的有力佐證，來自於半導體積體電路製造。在摩爾定律 (Moore’s law) 數十年的陪伴見證下，積體電路製造是最經典的“自上而下”、一代一代 scaling – up 的寰宇第一大製造產業，其取得的成功無與倫比，宣示出微納製造向“原子製造”進軍只是火候問題而已。圖 1 所示，即為同行總結的、積體電路主體元件電晶體或“場效電晶體 (field – effect transistor, FET)”的典型結構與尺寸隨年代的演變，以給讀者一個參考座標：積體電路製造到了什麼尺度？結構又有哪些革新和演化？可以看到，雖然製造技術也許在不斷更新迭代，但積體電路的主體元件及其工作原理依然未變，電晶體模式獨步天下。也可以看到，電晶體的特徵尺度已到了絕對之 nm 尺度，距離亞奈米、也就是原子尺度，只是一步之遙。
圖 1. 積體電路核心元件電晶體結構 (A) 與溝道尺寸之年代演化 (B)。
(A) 從 1950 年代電晶體開始，其結構歷經數十代演化，到今天的複雜立體 FET (field – effect transistor)，核心物理機理並無太大不同。(B) 與此對應，電晶體的特徵尺·度，在 2000 年前後就達到了 100 nm 量級，到今天已經減小到 10 nm 甚至是 2 nm。原子製造之所以刻不容緩，原因乃在於此：到了亞奈米尺度，就是妥妥地要用少數幾個原子組成的單元 (少子) 來構建晶體管了。
(A) from https://spectrum.ieee.org/transistor-timeline。(B) from https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0057，Evolution of transistors: from Si-FET to 2D-FET. The blue solid square symbol, orange solid regular triangle symbol, and purple solid triangle symbol show the relationship of node, gate length, and transistor density with year, respectively. The open symbols are the prediction data adapted from IRDS 2021. The table on the upper right gives the related parameters of Fin-FET evolution starting from 22 nm。
看起來，有積體電路微納製造這個大哥罩著，原子製造不過是小小求索，何足掛齒？然而，事實並非如此。所謂原子製造，當前被認為包括“原子加工”和“原子創制”兩大領域。不管是哪個領域，其發展的前提是：需要達到原子級加工 / 創制的精度！這個精度，應該是穩定的、可設計的、可操控的。然而，到目前為止，還沒有一個絕對奈米 (即 ~ 1 nm 量級) 精確製造的產品獲得真正意義上的大規模工業化，哪怕過去幾十年工業界投入了那麼多資金和人力支撐納米制造。產業界都認可，這種進展緩慢背後最大的問題是缺失可控的製造精度：空間精度和足夠小的規模製造誤差！要實現真正意義上的原子製造，依靠納米制造技術架構的延伸，至少目前缺乏經得起科學人嚴苛論證的原理與基礎，或者說還存在原理上的重大挑戰。
2. 積體電路算不算納米制造？
讀者可能會馬上提出質疑：真的一個也沒有麼？！積體電路微納製造這個大哥，其最小單元尺寸已降到 ~ 2 nm (最近報道臺積電已到了 1.4 nm)，難道這不算納米制造？
是的，嚴格意義上不算！
值得人類自豪的積體電路製造，之所以能一路高歌猛進到奈米，其實屬於異數和例外！積體電路由百千萬個電晶體及其連線組成，這裡的奈米指的就是電晶體的特徵尺寸，因此它是妥妥的納米制造產品。不過，細細品味，積體電路雖然很多年來都在按照 Moore’s law 挺進，但只是為了增加單位面積電晶體的數目而已，並沒有特別追逐製造的尺寸精度是否到了 ~ 1 nm 以下，更沒有觸及原子製造的另一個主要目標：基於新效應、新功能 (emergent phenomena) 的器件規模製造。
之所以如此，乃是因為不管其尺寸多小，電晶體的工作原理或效應依然是數學上的“二進位制 (digital)”和物理上的“溝道 on / off (通 / 斷)”而已。數十年前的微米電晶體是如此，今天的 5 nm、2 nm 電晶體亦是如此，未來的原子級電晶體可能還是如此！也就是說，電晶體只需要有 0 / 1 兩個狀態即可，並不需要幾何形態和尺寸具有多高的精度，更沒有去追逐基於所謂 emergent phenomena 的新型積體電路基本元件。今天的自旋電子學、鐵電電子學、軌道 / 能谷電子學等，都多多少少基於系統具有 0 / 1 兩個狀態。科學人將此稱為“digital mode”。
事實上，任何一固體或原子集合體，被奈米或原子製造成器件，其可能擁有的功能與效應可以是豐富多彩的，正如費曼那句名言所渲染的那樣。例如，多型類腦存算就屬於依賴 emerget phenomena 的新功能，其尺寸精度就成為實現多型讀寫的關鍵！如果只需要電晶體展示兩個 digital 狀態，絕對是“大材小用”的典型。實現這兩態 digital，只要兩態的輸運訊號比滿足一定要求即可，對製造的尺寸精度要求低。正因如此，積體電路的納米制造才可以犧牲製造精度而勉強延續 Moore’s law。半導體整合製造的行家們，其實都很清楚，實際積體電路中的電晶體尺寸精度，如果用相對誤差來表徵，隨著單元尺寸下降反而是增加的，從十年前的 5 % 增加到了今天的 10 % 甚至更高：電晶體尺寸越小，無量綱的製造誤差越大！除電晶體之外，積體電路的資料儲存器亦是如此，包括三維堆疊的易失 DRAM 和非易失的 NAND 等，都是通斷兩態作為工作模式，對無量綱製造精度要求沒那麼高。這是常態，在此不論。
因此，當科學人討論原子製造的目標是追求製造相對誤差越來越小時，“積體電路不算納米制造”就不算很大的錯誤言論。例如，對一米尺度見方的平板，其整個表面的粗糙度如果小於一個原子尺寸，這就是真正意義上的原子製造！再比如，大批次做出邊長為 4 個原子、線寬為 1 個原子的空心正方形陣列，線寬誤差不超過 5 % (0.05 個原子尺寸，即 ~ 0.005 nm)，這就是真正意義上的原子製造！注意，這只是舉例而已，數字本身不代表絕對意義。
遺憾的是，微納製造在實現 1 nm 精度和嚴格控制相對誤差兩方面，都缺乏足夠的原理支撐。指望從中找到實現如上所示兩個“原子製造”目標的樣品，似乎沒有可靠論證的製造方法。
注意到，這一節的討論，只是以尺寸精度和誤差為切入點。這屬於“原子加工”的範疇。如果將類似討論拓展到“原子創制”層面，則面臨的問題同樣嚴峻，“原子創制”的物理基礎更為脆弱、技術亦更欠缺，因此需求也更為迫切，更需要開展基礎研究探索。
3. 走向原子製造
毋須諱言，即便基礎和技術都欠缺，依然有不少科學人打出了“原子製造”的大旗，探索積累了一些實踐經驗與積累，可簡單梳理幾句。
原子製造，無論是精度到原子 / 亞原子尺度的加工，還是精度到單個原子為單位的構型創制，其製造過程都應是穩定、可設計、可操控、可 scaling – up 的。當進行加工時，施主必然是原子級加工單元。當進行創制時，被創制物件必然是結構上可進行單原子操控的創制單元。這些單元，結構上應由數目和形貌精確可控的原子集合 (少子) 組成，效能上應具有高度穩定性、可大量製備與組裝，以付諸實際應用。從這個意義看，既然無法從納米制造中延伸，科學人就需要另起爐灶，重新回到原子製造的原理創新上來，如果真的要實現“原子製造”的話。
好吧，路漫漫其修遠兮，求索之路在哪裡呢？
區別於微納製造，走向原子製造對應的物理尺度，已經從經典物理走向量子力學，後者最顯著的特徵是能量離散化 (能級)。少子，作為原子製造的產品和加工工具的組成單元，應是離散能級約束下的產物，其組成、大小、構型、甚至其功能的變化自然是離散跳躍式的。謹舉幾個例子以作說明：
(1) 以能級為約束，少子單元可穩定存在的尺寸是否分立？這一問題已有答案，團簇物理早就認定了“幻數”的事實，即組成少子的原子個數不是任意的，而是有選擇性的。不過，幻數的廣泛利用和操控，還少有探索。
(2) 以能級為約束，少子單元可穩定存在的構型選擇是否是離散的？這一問題似乎還沒有答案、沒有形成系統性的理論描述。
(3) 給定少子的尺寸和構型，當受到環境或外場激勵時，少子的激發態和功能是否如宏觀體系那般以低能激發為主？還是選擇高能激發？這一問題亦沒有明確答案。
回答如上任何一個問題，都需展開系統的基礎研究。如上討論，也很好鋪墊了原子製造的一個起點：不僅可彌補微納製造尺度上的缺失，更為原子製造走向規模產業奠定基礎。
好，那就去走馬觀花“原子製造”基礎研究的一些景點。
圖 2. 原子分子之間互作用的 L – J 勢。
(A) 一對原子互作用；(B) 由 7 個原子構成的少子 cluster 之構型問題求解，即所謂 Lennard – Jones (L – J) cluster。這一模型求解，與其說是物理問題，不如說是網路數學問題。
(A) 來自網路和教科書。(B) + (C) from https://www.math.umd.edu/~mariakc/LJClusters.html。
4. 基礎研究的維度
從基礎視角看，原子製造學科應包含兩大主題：面向應用的“科學基礎”和麵向產業的“技術基礎”。這兩個不同維度，組成了“原子製造”的學科平面。
—- 所謂“科學基礎”，就是要有一個適用於“少子”的原子 / 分子互作用理論、熱力學理論、動力學理論及它們之間的耦合模式理論。注意到，雖然微納科技已發展多年，也有一些關於有限體系的理論探索，但完備的理論並未很好建立起來。而它，卻是討論原子製造的科學基礎。
—- 所謂“技術基礎”，就是要有一個少子系統與環境互作用的技術框架，以支撐可行的原子製造工藝方案，保證工藝的穩定性、產品的高效能與服役的長壽命等。
當然，如上二維平面，映襯的是原子製造宏大的學科敘事，非筆者作為外行可以企及，更非一篇科普小文可以覆蓋一二。事實上，筆者在前一篇文章 (《原子製造：未知之所》) 的最後一節，已經坐井觀天 outline 了幾條原子製造的基礎內涵。這裡，立足於宏觀體系和微納體系對照比較，不妨挑其中幾點做一些科普展開，不求嚴謹。這些挑選，純粹是臨時“湧上心頭”的小問題，雖然它們並非可有可無。
4.1. 少子體系互作用
假定一少子由 N 個原子 / 分子組成 (後文以原子替代，以圖簡潔)，則這 N 個原子間的互作用疊加就決定了少子構型。確定這一互作用是原子製造科學的最基本內涵，而此內涵在微納科技中就不那麼重要，因為宏觀晶體中的互作用規律依然保持有效性。原子製造，必須構建少子體系的互作用規律。
眾所周知，固體物理早就給出了兩個原子間的互作用，簡單表述為著名的 Lennard – Jones potential (L – J 勢)，示於圖 2(A) 中。原子間距將選擇能量的 minima。這一 L – J 勢只是針對宏觀體系的各向同性化近似表達，並非量子力學嚴格求解的結果。事實上，如果考慮原子的軌道結構，兩個孤立原子間的互作用應包含軌道的空間取向和各向異性。
假定 L – J 勢是嚴格的，對 N 個原子組成的少子，按疊加原理，少子構型由這 N 個原子疊加作用的作用能配分來確定。圖 2(B) 和 2(C) 所示即為 N = 7 的少子構型能量關係曲線。這一問題的求解，已變成一個數學問題，需藉助網路數學方法，其複雜性可見一斑。當 N 從諸如 N = 2 增加到例如 N = 100 時，問題的求解就會變得極為複雜，嚴格定量的計算可能在數學上都不再可行，需要基於物理思維重構描述的原理。例如，應該另起爐灶，嘗試去構建少子體系的熱力學理論而不是執拗於現實上難以企及的數學計算。
如上問題，看起來類似於宏觀體系中的理想氣體分子運動理論與熱力學之間的聯絡。那裡的熱力學，與分子運動細節無關。而這裡，要揭示少子內原子的互作用規律，延伸到少子之間的互作用規律，就需要進行創新性理論描述，例如團簇物理的深度探索，雖然原子分子物理化學對此可提供部分原理支撐。
圖 3. 固體體系熱力學自由能的相空間輪廓。
(A) 宏觀體系典型的熱力學自由能輪廓，其中基態處於相空間中較為深邃的勢阱中，體系穩定性高。外部或環境刺激漲落可能導致體系偏離基態，以作響應。一般情況下，除非刺激很強，否則這種響應大多展示為線性行為。(B) 想象中的少子體系熱力學自由能輪廓，展現了很多很淺、很窄的自由能勢阱，因此熱力學穩定性較低，對外場和環境激勵響應劇烈，響應呈現非線性。
(A) from https://www.linkedin.com/pulse/understanding-deep-learning-through-energy-landscapes-shamit-bagchi。(B) from https://www-wales.ch.cam.ac.uk/~wales/wales.html。
4.2. 少子體系熱力學
第二個基礎問題，就是少子體系熱力學，它是原子製造學科的重要內涵。
經典熱力學，按照大學物理的知識，是大數體系統計配分的結果，是完全基於大數統計配分公理 (例如相空間的遍歷性) 來構建的理論體系。有了熱力學，體系的基態、穩定性、相變和外場響應等付諸應用所依賴的重要問題，都可以處理。然而，少子體系是 N 很小的尺寸有限體系。構建少子熱力學，從熱力學量是否可定義開始，就變得富有挑戰。
宏觀體系，因為是大數體系，其熱力學在相空間中的自由能勢阱很深 (或者說勢壘很高)，如圖 3(A) 所示。對應地，體系的熱力學基態物相高度穩定，對外場的響應呈現強的線性化，表現為效能穩定、路徑依賴弱。因此，宏觀材料，可以展示高度魯棒性的結構 – 效能關係。
在微納科學快速發展時代，類似的微納熱力學問題也曾經被提出並得到關注。不過，微納體系熱力學，看起來主要是對宏觀體系熱力學的修訂，例如加上一個與表面相關的能量項和熵變項，理論描述就已足夠，效果亦很好！
由 N = 2 – 1000 個原子組成的少子體系就很不一樣了。一個或數個原子的加減或佔位的改變，都會顯著改變體系熱力學在相空間中的形貌，其熱力學勢阱很淺、遍歷性較弱，如圖 3(B) 所示。此時，創制或加工的技術引數變化所引起的熱力學畸變，就很容易將體系從一個淺的勢阱拉出來，落到另一個淺的勢阱中去。由此，體系物相及其效能就會發生改變。
從這個意義上看，宏觀體系的熱力學可稱為連續熱力學，經典熱力學理論都是適用的。少子體系的熱力學，可稱為離散熱力學，體系熱力學狀態變化是跳躍式的、離散的。由此構建的熱力學穩定性演化及相變圖景，與宏觀體系和微納體系會有很大不同，需要探索。
至於少子體系熱力學及其外場響應的具體內涵，非筆者能力所能觸及，就此打住。
4.3. 少子體系動力學
眾所周知，一個宏觀固態體系，除非能被外場刺激到接近中高能相變點，否則體系的結構 – 效能關係主要由熱力學圖景決定。對體系施加刺激 (如冷卻、變形、強外場刺激等) 引起的動力學效應，只是處於次要地位。這裡的所謂高能相變，是指相變牽涉的勢壘或能量變化巨大，以區分那些小能標的二級相變或量子相變。正因為如此，體系才能在各種環境和外部刺激下依然保持足夠的穩定性，從而為科技所用。當然，極快的冷卻或極其緩慢的擴散遷移，也能讓晶態變成非晶。這是例外，是動力學走線極端的表現。
少子體系看起來就不是如此。激勵一個少子體系，環境外場 ~ meV 量級的激勵，可能就足夠改變熱力學相空間中的演化路徑，從而顯著改變體系的組成、結構圖景及效能表現。而且，這種激勵更多是非線性、正反饋、高度路徑相關的。所以，少子體系中動力學的重要性也許會超越熱力學，佔據原子製造加工的主導地位。這種超越，一方面可能是壞事，讓原子製造或原子加工出現更嚴重的工藝相關性和路徑依賴，預測和操控更為困難。但另一方面也可能是好事，畢竟科學人積累數百年的操控物質之經驗，在原子製造這裡會收穫更多可能性和機會。
無論是哪一方面，原子製造的動力學內涵比宏觀體系更為廣闊、挑戰更大、機遇當然也更多，因此就更需要展開基本原理層面的探索。
圖 4. 固體體系激發態的知識。
(A) 一個共線反鐵磁自旋鏈的激發模式：不同溫度區間中存在的基態、低能激發自旋波、高能激發 spinon 等。這些激發態可能具有不同的限制 (confined) 模式。(B) 光場激發的典型能標，與頻率成正比。能標增大用來刺激固體中不同的激發模式：低能的 collective mode 激發 (如自旋波和渦旋)、中能的晶格聲子激發、高能的光電效應。
(A) from https://www.researchgate.net/figure/Energy-scales-of-the-main-fundamental-excitations-of-solids-in-the-visible-and-infrared_fig1_306357695, (B) from https://opg.optica.org/aop/abstract.cfm?uri=aop-8-3-401。(C) from https://imprs-cpqm.mpg.de/175391/Unconventional-states-explored-by-thermal-transport。
4.4. 外場高能激發
無論是進行原子加工，還是原子創制，少子體系與外場的互作用都是原子製造應用的根本與主要手段。例如，原子級加工，無論是物理的磨拋、還是化學的鍵合技術，都依賴於對這種互作用的理解，才能最終實現原子級精度控制。至於原子創制，無非是化學合成與物理沉積，更需要去深刻理解少子體系對外場的激發響應原理。
這裡的外場響應，其主要表現面就是所謂的外場激發。
物理人研究外場激發，最經典和津津樂道的手法，就是研究低能激發。正如前文所言，宏觀體系的基態處於熱力學深勢阱中，外場激勵要將體系拉出整個大勢阱的可能性小。但正因為勢阱很深，阱底就可能較為寬闊，甚至可能存在若干亞勢阱 (sub – wells)。外場低能激發到這些位置是很可能的，即筆者理解的所謂低能激發態。這一物理屢試不爽，成就了凝聚態物理很多漂亮的內涵和演生效應 / 功能，並對實際應用有推動作用。舉個物理人熟悉的例子：鐵性體系中的渦旋、自旋波等，都是典型的低能激發；而 spinon 就屬於典型的高能激發。圖 4 所示即為凝聚態物理中一些低能、高能激發的示意，具體可參閱圖題。
類似的概念用到少子體系，情況就馬上變得非常不同。如果考慮相對能標 (如外場刺激的能標與體系勢阱的比值)，則針對宏觀體系的那些低能激勵，很可能就變成了少子體系的高能激勵。也就是說，原子製造牽涉到的少子體系，對外場的響應大多會是高能激發。
因此，原子製造科學，迫切需要對少子的高能激發態進行探索，尋求調控方法，展現並利用激發出來的新效應和新功能，從而構建更多原子製造加工走向應用的道路。
4.5. 原子製造之團簇製造
至此，筆者裝模作樣梳理討論了很多原子製造的小問題，看起來顯得很內行似的，但卻沒有給出一個真實事例來展示原子製造、展示為什麼原子製造的基礎研究是前提是支撐。據筆者所知，宋鳳麒教授所在的原子團簇物理團隊，在此領域已展開探索約四十年，積累深厚。而原子團簇體系，正是少子體系之一大類別。不妨就以原子團簇製造作為展示原子製造的一類風景，來展示其中的科學邏輯與製造技術框架。圖 5(A) 所示乃是其中一幅風景。
(1) 團簇是最常見和最典型的少子體系。這一分支學科早期起源於原子分子物理的拓展，多年來也主要關注基礎科學層面的探索，為原子製造打下了若干基礎。
(2) 從原子創制角度看，基於離散熱力學與動力學可媲美的特徵，團簇製造應該是創制新物相的最佳方法之一。原子團簇的凝聚、融化、構型選擇、尺寸選擇、分離方法等都有了一些前期探索和進展，而這些團簇能夠展示的新效應和新功能，更是繽紛多彩，構成了團簇原子製造的重要基礎。
(3) 從原子加工角度看，尺寸和形貌精確可控的團簇，是最好的加工磨料和刻寫刀具。微納科技中奈米材料的應用，面臨的最大困擾就是顆粒聚集。這是一個自由能自發的程序，可以減緩卻難以阻止。原子團簇則有所不同，如果那些處於熱力學勢阱的團簇能被大量製備並有效分離出來，則它們在用於原子加工過程時就很大程度上能保持穩定，團簇聚集效應就能很大程度上被阻隔。
(4) 從團簇宏量製備方法進展看，早期的團簇物理研究，正如原子分子物理研究一般，所能製備的團簇都是微量的。作為原子製造，首要的前提是要能有先進的宏量團簇製備技術，包括尺寸、構型、成分、缺陷可控的可分離製備技術。就筆者所知，宋鳳麒他們依託國家相關部委、江蘇省、南京市的有力支援，在大型宏量團簇製備裝置上取得進展。
有鑑於此，宋鳳麒老師他們團隊正在積極佈局原子團簇應用於原子製造各個層面的研發工作，但其中核心之一便是團簇製造作為原子製造的主體方法之一的基礎研究。圖 5(B) 顯示的是他們正在投入使用的大型團簇產生與分離裝置，詳細內容可見南京原子製造研究所的公眾號《南京原子製造研究所》中的諸多文章系列。
圖 5. (A) 原子團簇製造的一些方法示意圖，以元素週期表進行分割槽。(B) 宋鳳麒教授領銜的南京原子製造研究所主體團簇製造大裝置。
(A) from T. Tsukamoto, Nanoscale 16, 10533 (2024), https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/nr/d3nr06522g。(B) 來自南京大學官方澎湃號, https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_30474284。
5. 拓展討論
在虎頭蛇尾式結束本文之前，再提及幾句我國目前在原子製造領域佈局的一些動態，應是有所裨益的。筆者所見，有坐井觀天之限，一些討論未必是合理的。
(1) 原子製造的概念，從基於 STM 技術的原子操控演化到今天，更多人已開始用“原子級製造”去替代“原子製造”。注意到一字之差會導致內涵的大幅度擴充套件。“原子製造”似乎更強調新學科的創新與探索，而“原子級製造”則因學科覆蓋面太廣而更多具有尺度的意涵：只要有一個維度是原子級尺度，就能被歸類到“原子級製造”。
(2) 今天的“原子級製造”，內涵廣泛。製造 (創制或加工) 三維尺度同步縮小到零維的體系 (如 C60)，歸屬“原子級製造”；製造二維尺度縮小到原子級的碳奈米管及其它一維奈米管、線，也屬於“原子級製造”；製造一維尺度縮小到原子層的二維材料 (monolayer 和少層體系，包括最近報道的金屬 monolayer) 還是屬於“原子級製造”。因此，“原子級製造”與當年的微納米制造有類似之處：只要製造一個維度達到奈米的材料或器件，就都屬於納米制造。
這種發展趨勢，是現實所為、也是探索未知的必然景象，帶來的潛在問題是覆蓋面太寬、學科內涵太泛、學科凝練與提升的挑戰較大、學科品質較弱。而帶來的機遇是，學科發展維度更多、學科隊伍與研發層次更強、走向產業的機會更大。
(3) 作為培植未來高階產業的新學科，擴大外延是重要的，但夯實的科學基礎是深化內涵和提升產業品質的關鍵和前提，畢竟產業品質才是製造業的生命力。筆者依然認為，強化對“原子製造”基礎探索的投入是必要的、是前提。南京大學宋鳳麒他們著力推動的團簇製造大科學裝置，就是其中基礎建設的範例，值得讚賞。
雷打不動的結尾：Ising 乃屬外行，描述不到之處，敬請諒解。各位還請更多關注國內外同行在原子製造領域的進展。
備註：
(1) 筆者 Ising，任職南京大學物理學院，兼職《npj Quantum Materials》編輯。感謝南京原子製造研究所和南京大學原子製造研究院的支援。
(2) 小文標題“原子製造之基礎先行”乃宣傳式的言辭，不是物理上嚴謹的說法。這樣的渲染，只是一家之言，乃試圖從一些物理和材料科學的基礎知識層面，來展望未來原子製造的科學基礎可能是什麼、為什麼。很顯然，這樣的渲染，不同學者會有不同視角，所提煉的內涵也可能很不相同。
(3) 圖片拍攝於金門大橋附近 (20250329)，展示原子製造枝繁葉茂，但基礎牢靠才是根本。小詞 (20241123) 原本描寫小雪節氣後江東之神清氣爽、暖陽燦爛，放在這裡致敬宋鳳麒他們臨風立足東方之城南京、揮灑恣意於原子製造事業。
(4) 封面圖片來自 T. Tsukamoto, Nanoscale 16, 10533 (2024)；展示原子與原子團簇所處的空間尺度，而 nanoparticle 和 bulks 正好覆蓋微納製造的尺度。
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