纳米技术 (NT) 与人工智能 (AI) 的融合有望为医学、能源和材料科学等行业带来巨大利益。本研究考察了人工智能驱动的纳米技术发展,强调了人工智能通过加速发现、设计和增长来彻底改变纳米材料和纳米系统创造的潜力。一些潜在的应用包括增强药物输送、用于生物监测的人工智能优化纳米传感器以及用于能源使用的材料特性预测。然而,当前的人工智能系统面临局限性,例如需要强大的数据集和方法来将理论模型与实际验证联系起来。道德考虑包括算法偏差、数据隐私和社会影响。该研究强调了负责任和道德发展、透明的法规和利益相关者沟通的重要性,以确保公平和有益的人工智能驱动的纳米技术融合。要实现这种融合的潜力,需要解决技术挑战和道德问题,同时促进学术跨学科合作和公众参与。这种方法旨在最大限度地发挥 AI-NT 协同作用在各个领域的积极影响。
与癌症和心血管疾病相比,传染病获得的科学关注和资金较少。此外,跨学科合作传统上并未被积极用于制造体外设备。但是,该领域的重大技术问题可以通过涉及复杂流体动力学、医学、生物学、纳米技术和聚合物科学的跨学科研究来解决。通过合作,研究人员可以通过针对活性白细胞来改变当前的体外治疗方法,这可以提高治疗效果,同时消除患者血液中的致病元素。需要进行更多的基础和临床评估,以充分理解脓毒症进展的潜在机制和影响,而这些机制和影响大多未知。除了降低脓毒症患者死亡率外,还需要考虑其他优势,例如提高治疗后的生活质量。探索体外治疗是否能减轻影响大约一半败血症幸存者的败血症后综合征是值得的。关键词:败血症;纳米技术;治疗效果;死亡率;高分子科学
关于纳米科学、工程和技术小组委员会 纳米科学、工程和技术 (NSET) 小组委员会是负责协调、规划、实施和审查国家纳米技术计划的跨部门机构。NSET 是国家科学技术委员会 (NSTC) 的一个小组委员会,该委员会是总统协调联邦政府科学、空间和技术政策的主要手段之一。国家纳米技术协调办公室 (NNCO) 为 NSET 小组委员会提供技术和行政支持,并支持小组委员会准备多机构规划、预算和评估文件,包括本报告。有关 NSET 的更多信息,请参阅 http://www.nano.gov/html/about/nsetmembers.html 。有关 NSTC 的更多信息,请参阅 http://www.ostp.gov/nstc/ 。有关 NNI、NSET 和 NNCO 的更多信息,请参阅 http://www.nano.gov 。
特邀演讲嘉宾/小组成员:Debbie G. Senesky(斯坦福大学)、David Gottfried(佐治亚理工学院)、Mihail Roco(NSf)、Mary Tang(斯坦福大学)、Branden Brough(NNCO)、James Moore(NSF EHR 理事会)、Melissa Cowan(英特尔)、Jeffrey Miller(Kavli 基金会)、Victor Zhirnov(半导体研究公司)、Cherie Kagan(宾夕法尼亚大学)、Nadia Carlsten(SandboxAQ)、Jared Ashcroft(微纳米技术教育中心)、Rae Ostman(国家非正式 STEM 教育网络)、Tavarez Holston(佐治亚皮埃蒙特技术学院)、Holly Leddy(杜克大学)、Landon Loeber(美光科技)、Lora Weiss(芯片研发计划办公室)、Barry Johnson(NSF-TIP)、Richard Schneider(谷歌)、Ira Bennett(亚利桑那州立大学)、Vijay Narasimhan(EMD 电子), Raymond Samuel(北卡罗来纳州立农业技术大学)、Philip Hockberger(Waymaker Group)、Christopher Gourlay(澳大利亚国家制造工厂)、Michael Spencer(摩根州立大学)。
本书旨在概述与半导体材料中的纳米科学和纳米技术相关的基本物理概念和设备应用。如书中所示,当固体的尺寸缩小到材料中电子的特征长度(德布罗意波长、相干长度、局域长度等)的大小时,由于量子效应而产生的新物理特性就会显现出来。这些新特性以各种方式表现出来:量子电导振荡、量子霍尔效应、共振隧穿、单电子传输等。它们可以在正确构建的纳米结构中观察到,例如半导体异质结、量子阱、超晶格等,这些在文中详细描述。这些量子结构所表现出的效应不仅从纯科学的角度来看意义重大——过去几十年来它们的发现者获得了数项诺贝尔奖——而且在大多数上一代微电子和光电子设备中也有重要的实际应用。 20 世纪 70 年代初,IBM 的 Esaki、Tsu 和 Chang 开创性地开展工作,为后来在量子阱和超晶格中观察到的许多新效应奠定了基础,从那以后,仅仅过去了 30 年左右。为了观察这些效应,20 世纪 80 年代,许多先进的研究实验室定期采用分子束外延、逐层生长和半导体纳米结构掺杂等先进技术。由于所有这些新发展都发生在相对较短的时间内,因此很难及时将它们纳入大学课程。然而,最近大多数一流大学都更新了课程,并在研究生和本科生阶段开设了以下课程:纳米科学与工程、纳米结构与设备、量子设备和纳米结构等。甚至还开设了纳米科学与工程硕士学位。物理学院、材料科学学院和各种工程学院(电气、材料等)经常开设这些课程。我们认为,在普通本科阶段,缺乏关于纳米科学和纳米技术的综合教科书。一些关于固体物理学的一般教科书开始包括几个部分,在某些情况下,甚至包括一整章,来介绍纳米科学。这些材料经常被添加为这些著名教科书新版本的最后一章,有时并没有真正将其整合到书的其余部分中。然而,对于可以部分用于研究生课程的专业书籍来说,情况要好一些,因为在过去的十五年里,一系列关于纳米科学的优秀教科书
了解纳米级物质和过程的物理和化学对于所有科学学科都至关重要。先进材料和纳米技术都是跨学科研究领域,有机会跨不同研究领域进行合作并分享知识、工具和技术。先进材料和纳米技术国际跨学科硕士课程经过精心设计,为探索这些研究领域快速扩展的科学视野提供了途径,预计未来几十年将取得巨大进步。该课程的核心课程为该研究领域奠定了坚实的基础。随后,学生可以利用大量的选修课和在参与部门进行最后一年项目的选择。
纳米技术改变了药理学,使我们能够开发出副作用更少、更有效的药物输送系统。本综述旨在概述纳米技术在药物输送方面的最新进展和应用,强调其改善疾病诊断和治疗的潜力。分析了纳米粒子和纳米载体在治疗各种疾病方面的不同应用,将技术与医学相结合,探索先进的输送系统,并在分子水平上了解控制细胞的机制。纳米技术使我们能够开发出副作用更少、更有效的药物输送系统。纳米医学利用纳米技术改善药物向特定器官的输送,使医生能够实现他们所施用药物的最佳有效性和安全性。纳米粒子是纳米技术中用于输送药物和先进治疗的最常用工具之一。这些纳米粒子由于其大小、形状和表面化学性质,会影响身体与药物之间相互作用的各个方面。
自几十年前诞生以来,纳米技术就被证明是不同基础科学交叉的完美典范。在过去的十年中,经典自上而下光刻技术的不断进步和替代自下而上的精细加工方法的使用使得人们能够制造出新的更小的组件。它们的结合产生了非常复杂和创新的架构。与此同时,出现了灵活、低成本和低生态足迹的设备。因此,多样性和多学科特征对在教育项目中解决这些问题提出了挑战。实践工作对学生来说至关重要,以便他们吸收复杂的理论概念并获得相关技能。在这里,我们分享了通过实践工作向大学生介绍纳米技术的经验。 38 多年来,我们一直致力于微电子器件制造培训,旨在在主要用于教育目的的洁净室中实现器件。此后,我们将介绍 CMOS 技术、传感器(气体、应变等)技术或集成片上储能领域的一些简短(2-5 天)和实践培训。我们将重点介绍每项实践工作的特殊兴趣、要解决的问题以及培训的组织。最后,我们将分享我们针对中学生的经验。