Ist "Nano" zu dem Hype gerecht? (Kavli Roundtable)

Alan Brown, Autor und Redakteur für die Kavli Foundation, bearbeitet diese Roundtable für Leben der Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Zwei Jahrzehnte lang haben Wissenschaftler und Ingenieure arbeiteten, zu bauen und Steuern von Nanomaterialien und zu verstehen, wie sie interagieren mit der Welt um sie herum. Nun haben Forscher begonnen, nutzen Sie dieses Wissen um die Welt zu verändern. Die Ergebnisse ihrer Bemühungen umfassen "Tarnkappen," Nano-beschichtete Stealth-Antibiotika, die gleiten vorbei an einer Zelle Verteidigung gegen eine Krankheit Schwachstellen, künstliche Systeme, die Photosynthese, Quanten-computing und sogar sofortige Übermittlung von Informationen über große Entfernungen zu imitieren. Prosaischer Fortschritte sind langlebige Batterien und Energiespeichersysteme und effizienter Wasserreiniger, Fahrräder und sogar verbessert Golfclubs. In der Tat Forschung im Nanobereich ist so breit und so tief, es ist oft schwer zu verstehen, wie die verschiedenen Stränge zusammen passen.

Um die Antworten zu entwirren, lud die Kavli-Stiftung die Direktoren der drei ihrer Nanoscience Institute über die Zukunft der Nanowissenschaften und Nano-Technologien:

Paul Alivisatos, Direktor des Kavli Energie Nanowissenschaften Institute an der University of California, Berkeley und dem Lawrence Berkeley National Laboratory und Direktor des Lawrence Berkeley National Laboratory;

Paul McEuen, Direktor des Kavli Institute an der Cornell University für Nanoscale Science;

Nai-Chang Yeh, Co-Direktor des Kavli Nanoscience Institute am California Institute of Technology.

Unten ist eine editierte Abschrift ihrer Diskussion. Die Teilnehmer wurden auch bereitgestellt die Möglichkeit, ändern oder bearbeiten Sie ihre Bemerkungen.

Kavli Foundation: Nanoscience umfasst alles von Quantum computing und verstehen des Gehirns zu schaffen gezielt Medikamente. Es scheint auch das scheinbar fantastische möglich, z. B. Teleporting Informationen und Unsichtbarkeit Umhänge zu machen. Wie können all diese Dinge unter der Überschrift "Nanowissenschaften?" fallen Was sie verbindet? Sind sie wirklich so ähnlich?

Nai-Chang Yeh: Größe. Die Vorsilbe "Nano" ist die Abkürzung für Nanometer, und es bezieht sich auf Längenskalen in der Milliardstel Meter. Alle Themen, die Sie erwähnten Objekte und Phänomene, die auf ähnlichen Längenskalen statt zu bewältigen. Während Nanoscience ein multidisziplinäres Feld, das in vielen verschiedenen wissenschaftlichen und technischen Richtungen abzweigt ist, ähneln seine Methoden und Ansätze zur Herstellung, Charakterisierung und Integration von Nanostrukturen in diesen Bereichen.

Paul Alivisatos: vielleicht ich könnte hineinspringen und hinzufügen, dass Nanometer keine zufällig ausgewählte Längenskala. Es ist die Größe wo unsere Bausteine – Kristalle, Atome und Moleküle – beginnen, bestimmte Arten von Phänomenen zeigen, oder sie erreichen ausreichende Komplexität um bestimmte Funktionen zu demonstrieren. So wird die Kontrolle der Materie auf der Nanoebene ungewöhnlich wichtigen.

Bis vor kurzem haben wir durch Schnitzen kleine Strukturen aus größeren Löcher nanoskaligen Objekten gebaut. Dieses Top-Down-Ansatz begrenzt unsere Fähigkeit, den nanoskaligen Bereich zugreifen. Wenn wir lernen, von unten nach oben zu bauen, können wir die Art von Dingen, die Sie in Ihrer Frage, wie Quantenphänomene und die Komplexität erwähnt und ein Enzym-Katalysator-Funktionalität zugreifen. Die Längenskala ist ein sehr besonderer Bedeutung, und das ist, warum die Anwendungen der Nanowissenschaften können so breit sein.

Paul McEuen: Ich werde in einen anderen Gedanken zu werfen. Abgesehen davon, dass eine wichtige Längenskala, nanoskaligen auch seine Schwierigkeit bestimmt. Es schiebt Forscher aus jeder Disziplin außerhalb unserer Komfortzone. Es ist zu klein für solid-State-Physiker, es ist zu groß für Chemiker und es ist auch für Biologen interdisziplinär. Wir wissen nicht, wie sehr gut auf diese Längenskala von der Bildgebung zur Manipulation und Kontrolle zu spielen.

P.A.: Inzwischen können wir der Natur, die keine Probleme überhaupt zu tun haben scheint sehr eifersüchtig sein.

Uhr: richtig.

TKF: , das ist natürlich mit großer Vielfalt und schnelle Wachstum. Das macht es schwer für die Menschen, ihre Arme um ihn herum. Können Sie erklären, wie sich unser Verständnis der Nanowissenschaften verändert, und besprechen Sie ihr Potenzial?

Uhr: Es gibt viele Antworten auf diese Frage. Ist, dass in vielerlei Hinsicht, wir verbrachten im vergangenen Jahrzehnt oder zwei machen und individuelle nanoskalige Objekte messen zu lernen. Dies sind Art von Nano-Bausteine. Jetzt, setzen Menschen viel Mühe in das lernen wie man diese Bausteine zusammen, um Systeme zu schaffen, mit interessanten Eigenschaften oder Funktionen, die nur von diesen komplexeren Strukturen entstehen.

N.Y: dem stimme ich völlig zu. Heute sehen wir neue Ansätze für diese Bausteine auf neuartige Weise zusammengestellt. Wir bauen Metamaterialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Wir können Funktionalitäten paar, die in der Regel, nicht zusammenpassen wie Mikrowellen und optische Linsen, innovative Physik zu tun, oder Quanten-Information zu manipulieren. All diese Dinge sind wirklich neue Dimensionen in unserer Studie der Nano-Wissenschaft und Nanotechnologie.

P.A.: jetzt ist die Forschung mehr Spaß, weil wir nicht um völlig mehr stolpern sind. Wir können diese Probleme auf eine interessante Art und Weise angehen, denn wir ein wenig mehr Kontrolle haben.

Uhr: Ich könnte sagen, dies ist eine sehr optimistische Sicht.

P.A.: Nun, zumindest wir sind stolpern herum auf einer anderen Bühne, lassen Sie es auf diese Weise.

Uhr: wie ein Kind, seine Finger hat in den Lacken, und jetzt gehen wir zu haben, um Kunst zu machen.

P.A.: genau so. Wir haben zumindest die Farbe.

N.Y: Ich würde gerne zu einem weiteren Punkt zu bringen. Menschen erkennen, dass wir die Gefahren und die Sicherheit von Nanosystemen befassen müssen und wie entwickeln wir die Fähigkeit Nanoengineering biologischer Systeme, gibt es auch Fragen der Ethik. Wir sind nicht nur Wissenschaftler, die in unsere Sandkästen spielen. Außerdem müssen wir einige dieser gesellschaftlichen Probleme bewusst sein.

TKF: könnten Sie mir ein Beispiel für eine Gesundheit, die Sicherheit oder die Umweltfrage, die im Zusammenhang mit Nanowissenschaften?

N.Y: zum Beispiel, wenn bestimmte Arten von Nanopartikeln in die Umwelt gelangen, können sie nicht zersetzen. Sie könnte gefährlich erweisen, wenn sie in die Blutbahn gelangen. Erhalten möglicherweise Nanopartikel in der Luft in Ihre Lungen. Nanomaterialien versprechen viele Vorteile, aber die Menschen müssen auch achten Sie auf mögliche Gefahren sowie.

P.A.: Ich bin damit einverstanden. Dies sind wichtige Fragen, und Menschen haben wurde Art der Auseinandersetzung mit ihnen für eine Weile, eigentlich. Wir haben große Fortschritte im Verständnis Nano-Toxikologie und Verfügbarkeit intellektuell gemacht. Eines der Dinge, die schwierig ist, dass mit Nanopartikeln mit identischen Kompositionen man kann, und je nachdem, wie Sie sie formulieren, sie sich sehr unterschiedlich verhält.

Zum Beispiel können wir beschichten Nanoröhrchen, so dass sie sehr schön in einer Flüssigkeit dispergiert oder Niederschlag als ultrafeine Pulver. Wir können die gleichen Nanotube innen ein Stück Glas einbetten und es wird nie herauskommen, oder machen Sie es als eine pulverförmige Substanz, die in der Luft schwebt. Wir beginnen mit dem gleichen Baustein, aber jede Formulierung verhält sich anders. Das machte es schwieriger zu verstehen, der Toxikologie. Schließlich, wie bauen Sie ein solides Fundament für die Wissenschaft bei der Formulierung ist ebenso wichtig wie die Substanz, die Sie suchen?

Die Nanowissenschaft Gemeinschaft begonnen Arbeiten zu diesen Themen fast von Beginn, aber vielleicht nicht so systematisch es hätte. In den vergangenen fünf Jahren denke ich, dass Forscher gemacht haben große Fortschritte beim Aufbau dieser Grundlagen lernen, wie man diese Materialien und Formulierungen auf Arten, die viel mehr Verständnis zu klassifizieren.

Uhr: eigentlich sind die Themen Gesundheit und Sicherheit, mit denen wir konfrontiert sind nicht eindeutig zu Nanowissenschaften in keiner Weise. Chemische Sicherheitsprobleme haben eine lange Geschichte. Nehmen Sie wir zum Beispiel, Thalidomid, ein Medikament, das für die morgendliche Übelkeit in den 1950er Jahren eingeführt wurde. Niemand erkannte, dass es beiden chirale Formen, ein Linkshänder und Rechtshänder. Man hat man das Gefühl besser, wenn Sie morgendliche Übelkeit, die andere hatte gab Sie Geburtsfehler. Wir müssen also die Komplexität des was wir arbeiten mit, und beschriften Sie es anhand seiner Atome nicht einfach zu verstehen.

Außerdem gibt es wohldefinierte Regulierungsstrukturen entworfen, um mit diesen Problemen befassen. Die meisten Nanoscience Forschung stellt keine besonders einzigartige Herausforderungen in Bezug auf wie wir anderen Chemikalien oder biologische Arbeitsstoffe regulieren oder was auch immer. Ich denke, das ist gute Nachricht. Es bedeutet, es gibt ein System heraus dort für uns zum Einstecken in. Natürlich, Nano hat einzigartige Aspekte, aber es ist nicht wie wir haben, etwas von Grund auf neu aufzubauen.

TKF: Gibt es eine Rolle für Nanowissenschaftlern im Umgang mit Gesundheit und Sicherheit?

P.A.: verschiedene Gesellschaften nehmen sehr unterschiedliche Ansätze zu riskieren. Die Vereinigten Staaten und die Europäische Union verfolgen unterschiedliche Ansätze zum Umgang mit Regulierung und Risikomanagement. Weil unser Verständnis dieser Probleme viel stärker geworden ist, haben wir eine bessere Grundlage für nähert sich ihnen systematischer. Ich denke, wir sind eigentlich immer in der Nähe der Bühne, wo zukünftige Entscheidungen werden das Reich der Wissenschaft zu verlassen und in das Politik Reich. An diesem Punkt könnte Nanowissenschaftlern Helfer, aber sie sind nicht so gut wie politische Entscheidungsträger zur Ermittlung der regulatorischen Ergebnisse.

TKF: Forscher sprechen oft von großen Herausforderungen, große Fragen, deren Antworten versprechen neue Möglichkeiten und unerwartete Wege der Forschung eröffnen. Was sind die großen Herausforderungen im Bereich der Nanowissenschaften?

Uhr: Ich werfe ein. Eines der Hauptprobleme, mit denen, die wir konfrontiert, ist, dass wir nicht gute Werkzeuge. Was wir wollen ist eine magische Box, wo wir in einer Nanostruktur und können den Standort und die Bewegung der Atome zu finden, wie sie auf äußere Reize reagieren. Das heißt, wollen wir machen atomarer Skala Filme des Geschehens in Nanostrukturen. Das würde Dinge voran auf tausend verschiedene Arten, schieben, weil sehr oft wir wissen nicht, was vor sich geht und wir indirekt abzuleiten. Der diesjährige Nobelpreis in Chemie für die super-gelöst Mikroskopie war ein kleiner Schritt nach vorn in Richtung eine magische Maschine.

N.Y: Ich stimme völlig mit Paul auf diesen einen. Im Grunde brauchen wir ein vierdimensionales Werkzeug, die Eigenschaften im Laufe der Zeit räumlich charakterisieren kann. Gibt es einige Tools gibt, aber in der Regel erhältst du die räumliche Auflösung Sie haben nicht die zeitabhängige Informationen und um beides zusammen ist nicht einfach.

Eine weitere große Herausforderung ist die Integration einer großen Anzahl von Nanostrukturen in funktionale Geräte. Und die zuverlässige Massenproduktion von jenen Nanosysteme mit richtigen Fehlerkorrekturen. Nanostrukturen sind in der Regel anfälliger für Fehler als großer Strukturen, so dass dies nicht einfach ist.

Eine weitere große Herausforderung ist zu verstehen wie die Eigenschaften von nanoskaligen Objekten beziehen sich auf die Eigenschaften der größeren Strukturen, die von diesen Objekten gebaut.

Das sind technische Herausforderungen, und sie sind wichtig. Es gibt auch andere Herausforderungen, die mehr gesellschaftlich verbunden sind. Unsere Forschung teurer wächst, müssen wir Wege finden, um unsere Arbeit zu einem Zeitpunkt zu finanzieren, wenn unsere Regierung scheint seine Unterstützung reduziert werden. Darüber hinaus stellt sehr multidisziplinären Charakter der Nanowissenschaften Herausforderungen an unserer Bildung, Ausbildung und Forschung.

P.A.: vielleicht anders ausgedrückt: das heißt wir Herausforderungen sowohl introvertiert als auch nach außen hin. Bessere Instrumente zu entwickeln, ist eine nach innen gerichtete Herausforderung. Die nach außen suchen Herausforderungen berühren auf gesellschaftliche Bedürfnisse und es gibt viele von ihnen.

Beispielsweise ist die Gehirn-Initiative, die Nanotechnologie verwendet, um die Funktionsweise von Neuronen in großen Gruppen zu messen, sehr, sehr wichtig. Außerdem gibt es eine ganze Reihe von Anforderungen, die für Energie und Umwelt, wie z. B. beziehen, ob wir Materialien, die eine intrinsische Fähigkeit machen könnte, leicht recycelt werden.

Ich denke, es werden höhere langfristige Interaktion zwischen diesen nach innen und nach außen gerichtete Herausforderungen. Des Felds erst gerade zu einem Zeitpunkt, jetzt wo die nach außen gerichtete Herausforderungen mehr erreichbar, fühle mich obwohl sie noch sehr hart sind.

Uhr: Paul und ich waren vor kurzem Teil der Stoffbahn, die große Herausforderungen National Nanotechnology Initiative überprüft. Dazu gehörten Nano-fähigen Entsalzung von Meerwasser, die aufkommende Wasserkrise zu lösen. Dies war ein Beispiel für nach außen gerichtete Herausforderungen. Ein anderer war die Erstellung von 3D nanoskaligen Druck, die eher eine innere Herausforderung war.

Ich wollte auch erwähnen eine große Herausforderung, die beide nach innen und nach außen suchen, das wir wahrscheinlich zwei Jahrzehnte lang diskutiert haben. Dies würde die Herstellung selbstreplizierende Systeme aus einfachen, grundlegenden Bestandteile. Ein solches System würde von der Biologie, Ernte Energie zur Herstellung von Kopien von sich selbst und vielleicht auch die Verbesserung der Funktionalität im Laufe der Zeit ausleihen. Ich kann nicht umhin zu denken, es ist das interessanteste draußen.

P.A.: In den zwei Jahrzehnten haben wir darüber nachgedacht, ich bin nicht so sicher, dass wir bekommen haben als alle, die viel näher an etwas wie das zu erreichen. Es ist eine wirklich interessante Herausforderung, aber ich weiß nicht jeder, der ernsthaft ihren Blick auf in der Lage, dies in den nächsten 10 oder 20 Jahren, oder in jeder anderen vernünftigerweise vorhersehbaren Zeiteinheit zu tun hat.

Aber Kreditaufnahme Biologie einige sehr interessanten Türen öffnet. Denke, für einen Moment alles, was die Menschen im Müll zu erzeugen. Stellen Sie vor, dass Materialien, die Kopien von sich selbst, anstatt in Bestandteile aufteilen würden, die wir verwenden könnte, um andere Produkte zu machen.

Das wäre ein großer Schritt vorwärts. Ein Merkmal des Lebens auf der globalen Skala ist, dass es unmakes, was es getan hat. Andernfalls wird ein großer, unhaltbare Müllproblem. Ich denke, dass Erstellen von wiederverwendbaren Nanomaterialien eigentlich ziemlich erreichbar ist, wenn wir auf systematischer darin arbeiten.

N.Y: Wir können auch leihen von der Biologie zur Energie Nachhaltigkeit zu erreichen. Zum Beispiel hoffe Nanowissenschaftlern lernen von der Natur und künstliche Photosynthese oder Spaltung Moleküle sehr effizient. Wir könnten dies in Hinsicht tun, das wäre einfacher als Nachahmung der Natur komplexe biologische Funktionen, und das wäre ein großer Schritt vorwärts.

P.A.: das ist ein gutes Beispiel. Auf diese Weise stellen wir Kohlendioxid durch die Verbrennung von Kraftstoff, könnten wir das Kohlendioxid in Kraftstoff zurückdrehen. Die den Kreislauf schließen würde, und du musst den Kreislauf schließen möchten Sie nachhaltig auf planetarischer Ebene sein. Wenn wir Biologie in der Grundschule lernen, es geht um Zyklen – Stickstoff, Kohlenstoff, Wasser, was auch immer. Das ist was die Natur entwickelt sich in Richtung, weil das ist, was stabil ist, wenn man wirklich großen Systeme reden.

TKF: es gibt viele große Herausforderungen. So sollte Nanoscience Forscher versuchen, sie zu priorisieren? Ein Grund Physikern und Astronomen können line up Geld für teure Experimente ist, dass sie können einig, die Experimente, die sie ausführen müssen. Und wirklich, sie wissen um ihrer selbst Willen interessiert sind, während Sie uns billige erneuerbare Energie und sauberem Trinkwasser geben möchten. Gibt es irgendeine Chance der Nanowissenschaften Forscher immer hinter einer einzigen Forschungsagenda und Schlange, das Geld für bahnbrechende Experimente?

P.A.: Wenn Sie alle Nanoscience Forschung aggregieren, das summiert sich zu viele Milliarden von Dollar. Es erfolgt nur in viele kleinere Stücke. Jetzt zufällig habe ich zu glauben, dass in vielen Fällen gibt es enorme Vorteile für große Organisationen, die Menschen zusammen, um ein Ziel effizienter durch größeren Maßstab Zusammenarbeit zu erreichen. Ich denke, dass die Astronomen das tun, weil, wenn sie ein kleines Instrument machen, sie können nicht etwas Neues zu lernen.

Nanowissenschaften ist anders. Wir sind noch in einem Stadium, wo machen wir große Fortschritte in einem Labor mit einer kleinen Gruppe von Dozenten, Doktoranden und Studenten.

Das heißt, ich bin so glücklich, dass Astronomen wichtige Mittel bekommen. Es bedeutet, dass die Gesellschaft immer noch bewegt wird, zu verstehen, was um uns herum vor sich geht, und das ist eine wirklich gute Sache. Aber ich schau nicht in die Finanzierung mit viel Eifersucht mich. Unsere Bühne im Verständnis gegeben, glaube ich Nanoscience der Umfang der Finanzierung macht sehr viel Sinn.

N.Y: das ist ein guter Punkt. Ich möchte auch erwähnen, dass wenn Astronomen den nächsten großen Schritt machen möchten, sie oft auf einen Menschen mit ganz unterschiedlichen Hintergründen und Stärken setzen. Beispielsweise setzen einige Kosmologie Experimente auf Menschen, die hervorragenden supraleitenden nanoskaligen Geräte machen können. Meine Kollegen bei der Jet Propulsion Lab-Team mit kondensierter Materie Physikern und Niedertemperatur-Physiker, die neuen Tools und Konzepte zu entwickeln musste unsere Studie des Kosmos weiter. Also, während wir das Geld in Astronomieprogramm Trichter, treiben wir auch viele weitere Forschungsfelder, einschließlich der Nanowissenschaften.

Uhr: Ich möchte zwei völlig unabhängige Punkte zu machen. Die erste ist, dass eine Sache Astronomen haben werde für sie, sogar mehr als Ziele vereinbaren, ist, dass sie tolle Bilder haben.

N.Y: Falschfarben.

Uhr: Ja, aber sie benutzen ihre Bilder gut. Sie erschließen Wunder, und Menschen werden Wunder zu finanzieren. Und ich denke, dass wir im Bereich der Nanowissenschaften einen besseren Job zu erschließen Wunder tun konnte.

Der zweite Punkt ist, dass wir wirklich darauf achten, dass die Art der Finanzierung die Art der Forschung entspricht. Es gibt keinen Zweifel, dass wir große Projekte, insbesondere in Bereichen wie Elektronen-Mikroskopie und Imaging, wo Forscher nur ein größeres brauchen, Instrument besseres tun könnten.

Aber viele der großen Fortschritte im Bereich der Nanowissenschaften in den letzten Jahrzehnten von Oddball Beschäftigten in seltsamen Ecken des Feldes gekommen. Graphen ist ein klassisches Beispiel. Jeder dachte, es war eine reine Verschwendung von Zeit, nicht wahr, bis es die Welt der Nano-Forschung übernahm.

Mein zweite Beispiel beinhaltet Bildgebung, und zwei Jungs, die waren aus der Arbeit und den Aufbau ein Instrument in ihrem Wohnzimmer. Sie gewann den Nobelpreis in Chemie in diesem Jahr. Es zeigt nur, dass es nicht immer viel Geld, was gebraucht wird, sondern auch Geld für wirklich kreativ, Out-of-the-Box Zeug. In einem Gebiet wie Nanoscience müssen Sie wirklich beide zu finanzieren.

P.A.: Ich bin vollkommen einverstanden mit dem, Paul, aber es gibt auch Felder wo wir die "big Push brauchen". Bildgebung des Gehirns ist ein Beispiel. Menschen stehen kurz vor Erreichen der Schwelle was in den einzelnen Labors erreicht werden kann. Die Komplexität des Problems hat eine Skala erreicht, die sehr, sehr schwierig ist, da Integration von Detektoren, Materialien, computing und viele andere Arten der Technik erforderlich.

Gehirnforschung ist an der Schwelle, und um sie zu überqueren, müssen wir ändern, wie wir organisiert sind. Das braucht ein wenig Zeit, aber wir haben das schon gesehen. Nehmen Sie wir zum Beispiel die menschliche Genom-Initiative. Wir begannen mit kleinen, Labor-basierte Wissenschaft und gelernt, zu manipulieren und DNA-Sequenz. Aber größere Projekte erstellt der Bereich der Genomik, die wir heute haben. Das war von den einzelnen Laboratorien unerreichbar. Es bedarf die Gemeinschaft zusammen zu kommen. Es war schwer, am Anfang zu tun, und ich denke, das Gehirn Projekte im Moment befinden. Ein Großteil der Nanowissenschaften, was wir brauchen ist noch in der Heimindustrie-Modus.

N.Y: Ich verstehe Ihr Anliegen, Paul. Größere Themen, wie das Gehirn ziehen Menschen zusammen und ermöglichen ihnen Umgang mit komplexen Problemen. Unter einem gut durchdachten Plan die Regierung wahrscheinlich kommen und unterstützen diese größeren Designs.

Auf der anderen Seite sollten wir nicht nur große Projekte zu finanzieren. Es ist auch sehr wichtig, unabhängige Forscher mit sehr kreativen Ideen zu fördern. Aber die risikoreiche Forschung ist ein Bereich, wo die Vereinigten Staaten schlimmer immer. Das ist etwas, dass andere Nationen – China und andere in Asien – viel besser tun. Sie investieren eine Menge Geld bei dem Versuch, die Kreativität zu fördern, und noch in diesem Land sehen wir schwindende Unterstützung für risikoreiche Projekte von kreativen Menschen.

TKF: Was denkst du über was Nai-Chang sagt? Ist genug auf die richtige Art der Forschung die Staatsausgaben? Und welche Rolle sehen Sie für nichtstaatliche Förderer, wie Stiftungen und Konzerne?

Uhr: Ich denke, wir sprechen hier über zwei völlig verschiedene Fragen. Die erste umfasst die Gesamtmenge der Forschungsförderung und fragt man jeder Wissenschaftler, er oder sie wird Ihnen sagen, dass wir immer mehr brauchen.

Die zweite Frage ist, ob wir unsere Forschung Dollar auszugeben sind effizient und effektiv. Ich denke, viele von uns das Gefühl, wir viel, viel besser machen könnte. Ich denke, es knüpft mit was wir bereits besprochen haben. Manchmal brauchen wir große Herausforderungen, die wichtige nationale Bedürfnisse oder Großprojekte zu identifizieren. Wir sehen Versuche durch Finanzierung Bundesbehörden, dieses Modell zu einem gewissen Grad zu übernehmen.

Aber wir müssen auch die kreativsten und besten Leute zu finanzieren. Universitätsprofessorinnen und Universitätsprofessoren erstellen Wissenschaft, aber unser reale Produkt sind die Menschen, die wir trainieren, wie wir dieses Ziel verfolgen. Und unterstützen unsere besten Mitarbeiter ist der Schlüssel, was wir besser machen müssen. Wir müssen diese Menschen geben die Freiheit, kreativen Arbeit zu tun, ohne zu überlasten sie mit Quartalsberichte richtet sich ein Ziel, das wird sich ändern vierteljährlich, denn das ist die Art und Weise wir Wissenschaft jetzt finanzieren.

Ich denke, die Menschen, nicht das Projekt Finanzierung, ist ein positiver Schritt nach vorn. Wir, zum Beispiel finanziert werden könnte viel mehr National Science Foundation Stipendien für Doktoranden, anstatt unterstützt die Studierenden durch individuelle und Ermittler gewährt. Mit ihren eigenen Mitteln würde kostenlos Studenten, mit den Füßen abstimmen, indem auf die spannendsten Themen und ermöglichen ihnen, einige verrückte Idee zu erkunden. Natürlich, sie täten dies gemeinsam mit einem Mitglied der Fakultät, aber gäbe es viel mehr Bewegungsfreiheit als im derzeitigen System.

Für junge und ältere Fakultät sind Fonds, die ermöglichen es uns, unsere verrücktesten Ideen auszuprobieren und riskieren Sie wirklich sehr, sehr wichtig. Das ist Geld, das sehr schwer zu bekommen ist.

P.A.: Ich denke, jetzt ist eine wirklich interessante und sehr positive Moment bei der Finanzierung. Dies ist durch Fred Kavli, einem sehr praktischen Ingenieur veranschaulicht deren Interesse immer wirklich neue Ideen war. So widmete er sein Vermögen zur Förderung grundlegender Neuentdeckungen.

Er ist ein Musterbeispiel für eine ganze Gemeinschaft von wissenschaftlichen Philanthropen, die nicht wirklich 20 oder 25 Jahren existierte. Der Wissenschafts-Community hat eine ungewöhnlich positive Chance, mit diesen Menschen zu engagieren, weil sie einen Mehrwert für unsere bestehenden und sehr beeindruckend Bundesministerium Wissenschaft Finanzierungssystem. Ich denke, dass dies wirklich zu aktivieren.

Sie haben auch Unternehmen angesprochen. Sie haben mehr auf die unmittelbare Gegenwart konzentriert werden, aber sie erkennen, dass sie enorme längerfristige Forschungsbedarf. Infolgedessen haben die Partnerschaften zwischen Universitäten und Unternehmen in den letzten 10 Jahren viel tiefer und überzeugenderen bekommen. Es sieht aus wie dieser Trend wird sich fortsetzen.

Ich denke, diese gute Trends sind. Die Philanthropen Früherkennung fördern wollen, und die Unternehmen fordern uns auf die Technologien zu konzentrieren, was sie wirklich brauchen. Beide Arten von Forschung bereichern der Wissenschafts-Community in den Vereinigten Staaten, und Wege, um wirklich wichtige Arbeit tun zu schaffen.

N.Y: ich völlig einverstanden, und möchten einen weiteren Punkt zu injizieren. Im Allgemeinen kommt die staatliche Förderung mit Regelungen, die im Ausland Interaktion zu begrenzen. Stiftungen haben keine Beschränkungen, und machen es einfacher, Menschen über nationale Grenzen hinweg zusammen zu bringen. Die Kavli-Stiftung gegründet z. B. Instituten auf der ganzen Welt. Sie spielen eine sehr wichtige Rolle bei der internationale Talente verbünden und Interaktionen durch Konferenzen, Workshops oder auch Austauschprogramme zu erleichtern.

TKF: Paul, Sie gesagt, dass Ihr wichtigste Produkt der Forscher ist Sie trainieren. Ich wollte Sie danach zu Fragen. Im Nanobereich beginnen die Unterschiede zwischen den klassischen Disziplinen zu verwischen. Wenn Sie die mechanischen Eigenschaften der Materialien zu studieren wollen, müssen Sie Quanten oder elektrischen Wechselwirkungen zu verstehen. Wenn Sie Chemie untersuchen möchten, müssen Sie wissen über Optik und Elektromagnetismus. Müssen wir die Ausbildung von Studenten anders, Nanowissenschaften zu studieren?

N.Y: Ich bin immer noch fest davon überzeugt, die wir brauchen, um Schülerinnen und Schüler sehr, sehr stark in eine der zentralen Disziplinen zu trainieren. Dann, wenn sie in Nanowissenschaften und Nanotechnologie ziehen, natürlich, wir müssen helfen, erweitern Sie ihren Horizont jenseits dieser zentralen. Wenn sie mit Nanoscales zu tun haben, ist eine Größe, wo Quantenmechanik wichtig. Auch Biologen untersucht nanoskalige Phänomene müssen sehr stark in den physikalischen Wissenschaften sein.

P.A.: Ich glaube auch Studenten müssen eine Kerndisziplin wirklich gut zu lernen, weil sonst sie können nicht neue Probleme zu lösen, wenn sie auf sie stoßen. Aber um eine Analogie zu machen, müssen sie auch lernen, besser mehrere Sprachen sprechen.

Hier ist was ich meine. Wir leben in einer vernetzten Welt, wer mehrere Sprachen spricht automatisch vermag mehr als jemand, der nur englischsprachig. Ich denke, Nanowissenschaften, wie das ist. Es hat diese Zusammenhänge. Also, es ist zwar wichtig, wirklich gut zu sein in einer Sprache, wie Physik, umso mehr Energie für Sie, wenn Sie ein oder zwei mehr lernen können.

In der Tat glaube ich, dass die meisten Studenten sehnen sich danach, eine andere Sprache lernen. So die Frage ist, wie können trainieren wir sie in einer Disziplin beim helfen ihnen besser in ein oder zwei andere? Die Studenten wollen, und in vielen Fällen sie nur tun es selbst. Der ganze Weg der aktuellen Generation von Studenten und Doktoranden lernen unterscheidet sich die Art und Weise, habe ich gelernt vielleicht weil sie unterschiedliche und effizienter Weise Zugriff auf die Informationen haben. Also gilt es für die Universitäten, das Curriculum entlang bewegen, so dass sie das starke Fundament zu bauen, und ermöglicht ihnen, mehr zu erfahren, dass eine zweite oder dritte Sprache zu tun.

Uhr: Ich bin damit einverstanden. Und nur um follow-up, was wir nicht brauchen, zu erstellen und eine neue Sprache lernen und dann nicht für niemanden außer uns selbst reden zu können.

P.A.: das ist richtig.

N.Y: das ist ein sehr guter Punkt.

P.A.: die Sprachen, die es gibt, sind schon ganz nett.

TKF: also, letzte Frage. Sie sind alle Beteiligten in einigen der aufregendsten Nanoscience gerade los. Wenn wir Wiedersehen in fünf oder 10 Jahren, was du glaubst würden wir reden?

Uhr: die letzten 50 Jahren wurde über die Miniaturisierung der Informationstechnologien. Ich denke, die nächsten 50 wird über die Miniaturisierung von Maschinen, wie ich es nenne: nanoskaligen Geräte mit physikalischen Teile, die bewegen und können alles von Drug-Delivery, Demontage selbst für das recycling. Kleinere Maschinen sind gonna be eine riesige Wachstumsbereich, und ich denke, das ist, was wir in 10 Jahren sprechen wird.

P.A.: Ich bin hier zögernd, weil ich sehe, dass unser Feld in so vielen Disziplinen zu erreichen. Es gibt Fortschritte in so vielen Bereichen passiert, ich habe eine harte Zeit der Wahl einer von ihnen.

N.Y: Ich denke, wir werden darüber reden nanoskaligen Geräte und Kleinmaschinen in Nanosystemen mit besonderen Eigenschaften zu integrieren. Wie Paulus sehe ich viele verschiedene Richtungen, wohin wir gehen können. Ich glaube, dass einige Jahre ab jetzt, wir Fortschritte in Information, Kommunikationstechnik, Energie, sowie Nachhaltigkeit und neue Materialien auf Basis von Nanotechnologie sehen und neue Werkzeuge zum besseren Nanosystems verstehen. Ich sehe große Dinge geschehen in der Nano-erleichtert, Medizin, und als wir erfahren Sie mehr über die Funktion des Gehirns, neue Arten der künstlichen Intelligenz und ein besseres Verständnis der komplexen biologischen Systemen.

P.A.: Ich hoffe, dass die Menschen blicken zurück auf diesen Moment als eine ganz besondere, denn dies war als Nanowissenschaft begann, verändern wir die Welt betrachten. Es ist wie eine Bewegung, eine neue Art zu denken und Dinge zusammenbringt. Anstatt zu versuchen, alles in einzelnen Disziplinen unterteilen, Nanowissenschaft zeigen uns, wie sie bringen alles zusammen. Es stellt eine wichtige Etappe der wissenschaftlichen Entwicklung und hat viele Auswirkungen auf die Technologie.

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