“原子级制造基础研究”重大研究计划专家组发布《原子级制造技术白皮书》。原子级制造技术白皮书指出，原子级制造是通过精确操控单个原子或原子层，实现原子尺度精准去除、迁移或构筑的颠覆性制造技术。它不仅是制造精度向终极极限的必然跨越，更是物质科学与制造科学深度融合的产物，旨在突破传统制造在精度、效率和功能上的物理极限，以满足高端芯片、量子计算、航空航天等国家战略领域对超常性能材料与器件的迫切需求。报告系统阐述了原子级制造的内涵、科学原理、技术路径及面临的三大核心科学问题与十大技术难题，并强调其是推动我国从“制造大国”向“制造强国”转型、实现关键核心技术自主可控的必破卡点。
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1. 原子级制造是先进制造业发展的必然趋势和国家战略需求的关键支撑。
随着信息技术、航空航天等领域对精度的要求逼近原子级别，传统制造方法已无法满足需求。原子级制造通过精确操控单个原子或原子层，能够突破传统技术的物理极限，创制出具有超常性能的新材料和新器件。这不仅关乎技术突破，更是国家在半导体、国防、新能源等战略领域实现自主可控、摆脱“卡脖子”困境、从“制造大国”向“制造强国”转型的核心路径。
2. 原子级制造是物质科学与制造科学深度融合的产物，需多学科交叉联合攻关。
原子级制造不仅是制造精度的极致追求，更是对物质微观结构（原子间相互作用、量子效应等）的深刻理解和应用。它需要物理学、化学、材料科学、信息科学和机械工程等多学科的知识和技术协同创新，才能实现从理论到工艺、装备再到产品的全链条突破。
3. 原子级制造面临三大核心科学问题与十大技术难题。
三大科学问题：
批量原子操控原理： 如何实现对大规模原子的同步、精确、高效操控，克服传统单原子操控效率低下的瓶颈。
批量原子构筑机制： 如何在原子尺度上实现复杂结构（尤其是三维限域结构）的高可靠性、高精度、高效率构建，解决原子无序运动导致的精准调控难题。
原子级高精高效测量理论： 如何发展能够同时满足原子级精度、高通量、无损、在线检测要求的测量理论与方法，以保障制造的可达性和可靠性。
十大技术难题是对上述科学问题的具体分解，涵盖了能束均布、大面积原子层去除、能场扩展性与限域调控的矛盾、三维小尺寸结构构筑、传质受阻、表面局域差异、外场下原子基元定向组装、大幅面结构高效测量、探测能场敏感机制以及测量精度与效率的矛盾等关键挑战。
4. 原子级制造的技术路径主要分为“自上而下”的去除/改性，和“自下而上”的构筑。
原子级去除与改性： 通过能束（如离子束、激光）或能场（如电场、热场）实现原子层级的精准去除、抛光、刻蚀和缺陷控制，用于制造超光滑表面和高精度结构。
原子级构筑： 通过原子层沉积、分子束外延、定向自组装等技术，从原子或分子级别开始，自下而上地构建具有特定功能的原子级材料、团簇和三维器件。
5. 原子级制造的发展趋势是从“单原子示范”走向“批量化、工程化、产业化”。
报告指出，当前原子级制造仍处于“基础起步、局部突破”阶段，未来将沿着“批量化操控”、“三维限域结构构筑”、“原位监测与闭环控制”以及“系统集成与产业带动”的方向发展。其最终目标是实现从“科研概念”到“工程能力”，再到“产业体系”的跃迁，成为支撑我国制造业转型升级和抢占未来科技制高点的关键共性技术。
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