دانشمندان استرالیا و نیوزیلند درحال پژوهش در سطح اتمی، به خلق غیرمنتظرهای رسیدند؛ دانهبرفهای فلزی بسیار کوچک! چنین ساختهای از آن جهت شایان توجه است که واداشتن اتمهای منحصربهفرد به برقراری پیوند با هم به شیوههای دلخواه، منجر به انقلابی در مهندسی و فناوری از طریق نانومواد خواهد شد. برای ساخت نانوکریستالهای فلزی، پژوهشگران درحال انجام آزمایش با گالیوم بودهاند؛ فلزی نقرهای و نرم که در ساخت نیمهرساناها بهکار میرود و در دمایی کمی بالاتر از دمای اتاق مایع است. آنها فلزات را در گالیوم حل میکردند و پس از خنکشدن، کریستالها شکل میگرفتند، درحالیکه گالیوم مایع باقی میماند. چنین ساختارهایی در بعد نانو میتوانند به کمک صنعت الکترونیک بیایند، مواد را محکمتر و در عین حال سبکتر کنند و حتی با چسبیدن به سموم در تمیزکاری محیطزیست نیز کارآمد باشند.
گروهی متشکل از چند رشتۀ پژوهشی زیر نظر دانشگاه نورثوسترن آمریکا، یک موتور الکتریکی ساختهاند که با چشم غیرمسلح دیده نمیشود؛ موتوری در ابعاد مولکولی. این موتور که دو نانومتر ضخامت دارد، نخستین موتور از نوع خود است که بهفراوانی تولید میشود. عملکرد این موتور الکتریکی بر پایۀ ساختاری زنجیری است که اجزای آن حلقههای گیرکرده در دو حلقۀ کوچکتر هستند و فرآیندهای اکسایش-کاهش دارند. برای نمونه، با اعمال اختلاف پتانسیل، این موتور دستخوش حرکتی یکسویه میگردد. از مزایای این موتور میتوان به ساخت آسان، عملکرد سریع و عدم تولید فراوردۀ اتلافی اشاره کرد. این دستاورد اولیه، یعنی موتوری که با اعمال اختلاف پتانسیل به حرکت یکسویه در سطح مولکولی بینجامد، در علم مواد و بهویژه حوزۀ دارو کاربرد دارد؛ جایی که موتور الکتریکی میتواند با موتورهای زیستمولکولی بدن ترکیب شود.
الکترودها، ساختارهای پرزرق و برق مارپیچی که انرژی وسایل الکتریکی را تأمین میکنند، میتوانند بهوسیلۀ همان فناوریای که تیشرتهای کنسرت راک را چاپ میکند، ساخته شوند. پژوهش انجامشده بهدست پژوهشگران دانشگاه ایالت واشنگتن نشان میدهد که چاپ الکترودها تنها به وسیلۀ چاپگرهای سیلکاسکرین، قادر به پدیدآوردن الگوی مداری انعطافپذیر و بادوامی است که میتوان آن را مستقیماً به پارچه انتقال داد و پوشید. پژوهشگران فرایندی چندمرحلهای را پیش گرفتند تا بتوانند پلیمر و جوهر فلز را لایهبندی کنند و ساختارهای مارپیچی الکترودها را پدید آورند. این الکترودها میتوانند تا سی درصد انعطاف داشته باشند و تا ۱۸۰ درجه خم شوند. با اینکه این پژوهش روی نوار قلب تمرکز داشته، اما پروسۀ چاپ سیلکاسکرین میتواند در دامنۀ گستردهای برای ساخت الکترودها بهکار رود؛ دامنهای شامل فناوریهای شبیه ساعت هوشمند و فیتنس تِرَکِر. چنین وسایل الکتریکی پوشیدنیای میتوانند در نظارت بر سلامت شخص در بیمارستان و خانه نیز بهکار بروند.
گروهی از مهندسان در دانشگاه رایس، باکتریها را بهگونهای مهندسی کردهاند که حضور آلایندههای گوناگون را بهسرعت حس کنند. این سلولها میتوانند بهگونهای برنامهنویسی شوند که مهاجمان شیمیایی را تشخیص داده و با پدیدآوردن یک جریان الکتریکی کشفشدنی در عرض چند دقیقه، آن را گزارش دهند. بنا بر گفتۀ پژوهشگران، چنین دستگاههای هوشمندی خود، تأمینکنندۀ انرژی خود هستند؛ بدینگونه که ضمن پایش محیطهایی چون رودها، مزرعهها، محیطهای صنعتی و تصفیهخانههای فاضلاب، انرژی مورد نیاز خود را، همزمان از همان محیط جمعآوری میکنند. اطلاعات محیطیای که با این باکتریهای خودتکثیرشونده رد و بدل میشوند، میتوانند با جایگزینی تنها یک پروتئین از هشت جزء زنجیر مصنوعی حمل الکترون که سیگنال حسگر را برمیانگیزاند، شخصیسازی شوند. این میکروبهای مهندسیشده، میتوانند در آینده از پایش میکروبیومهای [۲] روده گرفته تا حسکردن آلایندههایی چون ویروسها، کارهای بسیاری انجام دهند.