Diese Übersicht gibt Einblicke in Nanosensortechnologien zur Überwachung zellulärer Biomarker und schlägt einen räumlichen Rahmen vor, um ihre unterschiedlichen Vorteile, Herausforderungen und Leistungen für die hochauflösende, dynamische Profilerstellung zellulärer Analyten zu verdeutlichen.

Ein manuell betriebenes, tragbares Wasserdesinfektionssystem kann Krankheitserreger in Wasser schnell inaktivieren und bietet einen vielversprechenden Ansatz für die sichere Wasseraufbereitung in ressourcenarmen Umgebungen.

Durch die sorgfältige Dispergierung kleiner Mengen Ir in das RuO2-Gitter reduziert ein Ru₆IrOₓ-Katalysator den Ir-Verbrauch um 80 %, während er immer noch über 1.500 Stunden lang bei 2 A cm-2 sowohl in Wasserelektrolyseuren mit Protonenaustauschmembran im Labor- als auch im industriellen Maßstab stabil läuft.

„Ultradünne“ Goldschichten bilden Nanopartikel, die optische Verluste und elektrischen Kontakt ausgleichen und so eine effiziente Perowskit-Perowskit-Integration für skalierbare und langlebige Dreifachsolarzellen ermöglichen.

Diese Perspektive untersucht die technologische Landschaft, um die Lücken zwischen CRISPR-basierten Diagnostika und Nanomaterialien zu schließen, und schlägt spezifische Synergien vor, die ihre Entwicklung und Anwendung katalysieren könnten.

Eine spatiotemporal adaptive Zielstrategie gewährleistet die sequenzielle Reprogrammierung des Stoffwechsels von entzündlichen Makrophagen und seneszenten Stammzellen durch intrazelluläre NAD+-Nachfüllung, was die Regeneration von Knochen- und Hautgewebe beschleunigt.

Die Visualisierung periodischer elektronischer und schwingender Texturen in konjugierten Polymeren mittels einer multimodalen Sonde liefert mögliche Beweise für geordnete Zustände, die durch die Wechselwirkung mehrerer Polaronen gebildet werden.

Eine Hydrogelmatrix, die durch Kryo-Photovernetzung hergestellt wird, ermöglicht die direkte, skalierbare Isolierung extrazellulärer Vesikel aus verschiedenen Bioflüssigkeiten ohne Vorbehandlung, was eine In-Gel-Konservierung für Langzeitlagerung und biomedizinische Anwendungen ermöglicht.

Integrierte Rastersonde-Techniken in Kombination mit ab initio-Theorie enthüllen die Kristallisation von Elektronenpolaronen zu quasi-eindimensionalen Polaron-Supergittern in einzelnen Polypentacenmolekülen.

Die kovalente DNA-Markierung von Cysteinresten verbessert die Proteinbindung und verlangsamt die Passage von Proteinen durch eine Siliziumnitrid-Nanopore, was zu unverwechselbaren elektrischen Signaturen für die schnelle Klassifizierung von Proteinen führt.

Topologisch geschützte Zustände in einem photonischen Kristall können die Rückstreuung von Licht verhindern, aber die Erzeugung dieser Zustände erfordert, dass der photonische Kristall so konstruiert wird, dass er die Zeitumkehrsymmetrie bricht. Große Fortschritte wurden in Richtung dieses Ziels mit einem photonischen Kristall erzielt, der von einem zirkular polarisierten Laser angetrieben wird.

Molekulare Kristalle mit interstitiellen Filamenten ermöglichen Memristoren mit Schaltenergien im Zeptojoule-Bereich und über eine Milliarde Schaltzyklen, was einen skalierbaren Weg zu energieeffizientem und zuverlässigem In-Memory-Computing bietet.

Zwei Studien demonstrieren die Wafer-Skala-Synthese von hexagonalen Bornitrid-Memristoren, die mit CMOS-Technologie kompatibel sind, und führen opto-rekonfigurierbare Geräte für breitbandige neuromorphe Anwendungen ein.

In einer Nicht-Gleichgewichtsumgebung können molekulare Maschinen einen gerichteten Fluss durch Konfigurationsänderungen durchlaufen, ein Merkmal, das in Prozessen, die für das Leben charakteristisch sind, weit verbreitet ist. Der Einsatz eines solchen Flusses zur Verbesserung der Spezifität der molekularen Erkennung über die Gleichgewichtsbedingungen hinaus wurde nun in einem minimalen, synthetischen, DNA-basierten System demonstriert.

Die Steuerung des photochemischen Ladungstransfers mit Polaritonen erfordert optische Resonatoren mit einer längeren Lebensdauer als die Reaktion selbst.

Memristor-Arrays auf Basis von Molekülkristallen mit Van-der-Waals-verknüpften Käfigen werden hergestellt, die extrem energieeffizientes Schalten, hohe Ausdauer und nahtlose Integration in neuromorphe Computerhardware ermöglichen.

Mit einfachen Prompts ist es möglich, gefälschte Mikroskopiebilder von Nanomaterialien zu generieren, die praktisch nicht von realen Bildern zu unterscheiden sind. Sollen wir uns Sorgen machen?

Generative KI hat es trivial gemacht, gefälschte Mikroskopiebilder zu erzeugen, die selbst für Experten von echten Bildern nicht zu unterscheiden sind. Als Forscher in der Nanowissenschaft ist es an der Zeit, dass wir uns dieser Realität stellen und Strategien zur Wahrung der Integrität unserer Disziplin diskutieren.

Metasurface-optische Modulatoren mit Silizium/organischen Hybrid-Nanostrukturen werden demonstriert, um Datenmodulationen von >Gbit s−1 mit komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-kompatiblen Ansteuerspannungen zu erreichen.

Selbstorganisierende supramolekulare Peptid-Hydrogele mit mehreren Domänen, die dynamische kovalente Bindungen mit niedermolekularen Medikamenten und Biologika eingehen, bieten eine anhaltende Freisetzung, verlängern die Aktivität und erhalten sichere und wirksame Medikamentenspiegel in vivo.

Diese Übersicht analysiert, wie die Nanotechnologie Zelltherapien wie CAR-T und tumorinfiltrierende Lymphozyten wirksamer und zugänglicher machen wird und welche Herausforderungen dies mit sich bringt.

Eine topologische Phase des Lichts entsteht in dynamisch angeregten nichtlinearen photonischen Kristallen.

Die Ernte von Umgebungs-elektromagnetischer Energie erfordert eine breitbandige Gleichrichtung mit geringer Leistung, was mit herkömmlichen Dioden schwierig zu erreichen ist. Nun wird mit dem nichtlinearen Hall-Effekt in Dünnschichten des topologischen kristallinen Isolators SnTe eine drahtlose Gleichrichtung ohne Vorspannung über Megahertz bis Terahertz-Frequenzen und mit einer Empfindlichkeit bis hinunter zu Umgebungsleistungspegeln demonstriert.

Quantenemitter reagieren auf schwache Nahfeldkopplung mit topologischen photonischen Wellenleitern, was zu einer Polarisations- und Spektralumlagerung führt.

Diese Übersicht diskutiert Einzelphotonendetektoren und Quantenlichtquellen für die superauflösende Mikroskopie, Messungen unterhalb klassischer Rauschgrenzen und photonenzahlaufgelöste Spektroskopie als aufkommende Werkzeuge für die Charakterisierung nanoskaliger elektronischer Materialien und die Biobildgebung.

Durch die Bindung von mitochondrialer ATP-Synthase beleben ingenieurbierte Nanomedizin alternde Knochenstammzellen auf und restaurieren die Osteogenese, was zu einer Umkehrung von Osteoporose bei Mäusen führt und ein potenzielles senolytisches Therapie für skelettale Alterung bietet.

Akustisch aktivierbare Nanocarrier, die durch den Einbau von 5 % Saccharose in Liposomen hergestellt werden, setzen das Medikament mit Ultraschall niedriger Intensität frei und bieten ein klinisch leicht übertragbares System für die zentrale und periphere nichtinvasive Neuromodulation.

Durch Nachahmung der visuellen Bahnen des Gehirns repliziert ein minimalistisches, ultra-adaptives neuromorphes Sehgerät retinäre und kortikale neuronale Funktionen durch optisch und elektrisch gesteuerte dynamische Vorgänge höherer Ordnung.

Das Verhindern der Erkennung von Endosomenschäden oder die Verwendung von Lipiden, die reparierbare Endosomlöcher erzeugen, reduziert die durch RNA-Lipid-Nanopartikel verursachte Entzündung, während gleichzeitig eine hohe RNA-Expression ermöglicht wird.

Ein einzelnes adaptives neuromorphes Sehgerät wird berichtet, um vier hochrangige visuelle neuronale Dynamiken nachzuahmen, was ein hoch effizientes und kompaktes künstliches Allgemein-Seh-Intelligenz-System für dynamische Szenarien ermöglicht.

Polariton-vermittelter photochemischer Ladungstransfer kann in einem entsprechend gestalteten photonischen System mittels impulsaufgelöster ultraschneller optischer Techniken identifiziert und quantifiziert werden.

Hundert Jahre nach der Veröffentlichung der grundlegenden Werke der Quantenmechanik erleben wir den Beginn von Quantenindustrien.

Das Verdrillen zweidimensionaler Materialien verleiht ihnen neuartige Eigenschaften, aber es ist schwierig, sie zu programmieren. Nun wurde gezeigt, dass DNA-Origami das Wachstum von verdrillten Überstrukturen in neuen Maßstäben und mit besserer Programmierbarkeit ermöglicht.

Der raumtemperatur-nichtlineare Hall-Effekt wurde in Wafer-großen, (001)-orientierten SnTe-Dünnfilmen beobachtet, was eine drahtlose, ultrabreitbandige und stromsparende Gleichrichtung bei Null elektrischer Vorspannung und Null Magnetfeld ermöglicht.

Das Verhindern von endosomalem Schadenssensoring oder die Verwendung von Lipiden, die reparierbare endosomale Löcher erzeugen, reduziert die durch RNA-Lipid-Nanopartikel verursachte Entzündung, während gleichzeitig ein hoher RNA-Ausdruck ermöglicht wird.

Intravenöse Interleukin-10-Messenger-RNA-Nanopartikel verbessern Immunantworten in präklinischen Tumormodellen, fördern die T-Zell-Aktivität und die dendritische Zellreifung sowie verbessern das Überleben und die Tumorheilungsraten, mit begrenzter Interleukin-10-induzierter systemischer Toxizität.

Liposomen, die Annexin A1-mRNA enthalten, lindern akute Pankreatitis bei Mäusen, indem sie die Makrophagen-Efferocytose wiederherstellen und die Aktivierung des STING-Signalwegs unterdrücken, was eine vielversprechende nanotechnologiebasierte therapeutische Strategie bietet.

Einzelne, sich selbst verstärkende RNA-Moleküle, die durch einen entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten kondensiert werden, assemblieren sich zu kompakten globulären Nanopartikeln, die als Impfstoffe verwendet werden können, um potente Immunantworten bei niedrigen Dosen zu erzeugen.

Die Glykokalyx, die Zuckerhülle der Zelle, spielt Schlüsselrollen in der Immunologie, Krebs, viralen Infektionen und vielem mehr. Die Visualisierung ihrer molekularen Architektur war bislang unmöglich. Hier kombinieren wir metabolische Markierung mit Ångström-auflösender Fluoreszenzmikroskopie, um einzelne Zucker innerhalb von Glykanen auf der Zelloberfläche sichtbar zu machen und damit molekül-auflösende Bilder der Glykokalyx zu erhalten.

Dynamische Kerr-Mikroskopie ermöglicht die Verfolgung der zweistufigen Schmelze eines magnetischen Skyrmionengitters von einem zweidimensionalen Festkörper über ein intermediäres hexatisches Regime zu einer isotropen Flüssigkeit und liefert direkte Einblicke in das Auftreten und die Dynamik von Gitterdefekten, den Defekten, die die Schmelze vermitteln.

Ein "Mix-and-Go"-System ermöglicht die schnelle Prototypenentwicklung von Antikörperformulierungen. Es erlaubt die Kontrolle ihrer Ausrichtung auf der Oberfläche von LNPs (Lipid-Nanopartikel) für ein spezifisches Zell-Targeting, was die ex vivo und in vivo Verabreichung von mRNA erheblich verbessert.

Banken beginnen, die sehr Ressource auszunutzen, die ihre Zukunft bedroht: die Quantenphysik.

Eine „Disorder-to-Disorder“-Synthesestrategie ermöglicht nun das schnelle Wachstum von ultrasauberem, monokristallinem, amorphem Kohlenstoff im Wafermaßstab.

Ein abiotischer Informations-Ratcheten-Mechanismus erhöht die Selektivität für das korrekte DNA-Duplex von 2:1 im Gleichgewicht auf 6:1 unter energieverbrauchenden Bedingungen.

Diese Perspektive verfolgt die Entwicklung grundlegender und angewandter Aspekte der Nanomotorforschung in den letzten 20 Jahren, beleuchtet aktuelle Herausforderungen und schlägt Designprinzipien für die Entwicklung der nächsten Generation intelligenter Nanomotoren vor.

Die direkte Synthese von gleichmäßigen polykristallinen hexagonalen Bornitridfilmen ermöglicht die komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Integration für skalierbare memristive Elektronik. Sie zeigt transferfreie hexagonale Bornitrid-Memristoren, die eine hohe Ausbeute, Zuverlässigkeit, Mehrzustandsbetrieb und geringes Rauschen aufweisen.

Photonische Memristor-Arrays, hergestellt aus Heterostrukturen aus hexagonalem Bornitrid/Silizium, bieten eine skalierbare, Silizium-kompatible Lösung für künstliche Sehsysteme, die sich durch breite spektrale Rekonfigurierbarkeit und vielversprechende Leistungsmerkmale auszeichnen.

Ein nanostrukturierter, volumenänderungsloser, vollständig abdichtender Li-basierter Verbundelektrodenwerkstoff, bestehend aus mehrschichtigem reduziertem Graphenoxid und Zinkoxid, wird entwickelt, der Coulomb-Effizienzen von ≥99,99% für die Abscheidung und Entladung von Li erreicht.

Eine industrie-kompatible Störungs-zu-Störungs-Synthese erzeugt wafer-große, ultrareine monolayer-amorphe Kohlenstoff-Schichten in Sekunden, die als Membran für die Erzeugung von hochpräzisen Protonenstrahlen verwendet werden können.

Durch die Kombination von bioorthogonaler metabolischer Markierung und Auflösungsverstärkung durch sequenzielle Bildgebung von DNA-Barcodes konnte die molekulare Organisation einzelner Zucker im nativen Glykokalyx mit einer räumlichen Auflösung von 9 Ångström aufgelöst werden.