纳米技术继续推动多个行业的创新，从医药和材料科学到能源存储和环境解决方案。

可打印的针对特定目标的纳米粒子，适用于可穿戴和可植入的生物传感器

纳米技术正在促进可穿戴和可植入生物传感器的发展。2025 年，加州理工学院的研究人员开发了一种喷墨打印纳米颗粒的新方法，可以大规模生产这些设备。核壳立方体纳米颗粒具有双重功能：它们促进电化学信号转导，并能与生物体液中的目标分子结合^。1

纳米粒子核心由普鲁士蓝类似物 (PBA) 组成，这是一种能够发送电化学信号的氧化还原活性材料。外壳由分子印迹聚合物 (MIP) 六氰基铁酸镍 (NiHCF) 制成，可实现精确的分子识别。这些可打印的纳米粒子可以大规模生产生物传感器，以监测关键的生物标志物。

为了测试其功能，研究人员开发了一种喷墨打印的生物传感器，用于监测 AA、CPK 和 Trp 水平。该传感器表现出高重现性和准确性，即使在 1,200 次弯曲循环后仍保持机械柔韧性和稳定性。这种适应性使制造商能够为不同应用创建各种形状的生物传感器。

此外，该生物传感器还用于追踪生物体液中的肝癌治疗药物，帮助监测人体如何吸收和处理这些药物。这种纳米材料的集成使生物传感器更强大、更稳定、更精确，从而改善了有针对性的医疗监测^。2

纳米载体的单细胞分析 (SCP)：人工智能监测技术

纳米载体广泛用于药物输送，但在细胞水平上追踪其分布仍是一个挑战。德国研究人员现已开发出纳米载体的单细胞分析 (SCP)，这是一种精确监测和检测单个细胞内纳米载体的方法^。3

SCP 能够在细胞水平上对纳米载体进行高分辨率映射，从而使研究人员能够以极高的精度和灵敏度量化其生物分布。

该团队采用深度学习 (DL) 方法分析大规模图像数据集，优化纳米载体成像以实现更准确的量化。该方法在小鼠模型中得到验证，为细胞层面的纳米医学提供了新的见解。

基于人工智能的纳米技术框架可以根据形状和大小等不同参数对细胞进行分割，这是通过对高质量 3D 数据进行训练来优化 DL 算法实现的。

该 AI 驱动框架根据形状和大小等参数对细胞进行分割，通过对高质量 3D 成像数据进行训练来改进 DL 算法。实验结果表明，SCP 在 0.0005 mg/kg 的超低剂量下有效量化了基于 LNP 的 mRNA 分布，这比传统研究中使用的浓度低 100 到 1,000 倍^。3

碳纳米晶格优化，用于 3D 打印超轻材料

纳米结构材料具有独特的结构优势，但通常存在抗拉强度低和机械不稳定的问题。多伦多大学的研究人员通过应用机器学习 (ML) 驱动的贝叶斯优化来增强 3D 打印碳纳米晶格的机械性能，解决了这一问题。

该团队开发了一个预测生成模型框架，该框架基于有限元分析 (FEA) 得出的数据集进行训练，有限元分析是一种常用于结构分析的方法。他们利用双光子聚合 (2PP) 纳米级增材制造技术，制造了支柱直径在 300 至 600 纳米之间的碳纳米晶格。

实验测试表明，优化后的纳米晶格在密度低至 200 kg m ^{3时，比强度达到 2.03 m 3} kg ^-1。设计改进使拉伸强度提高了 118%，杨氏模量提高了 68%。制造工艺也具有高度可扩展性，使研究人员能够制造 1875 万个晶格单元，同时保持结构完整性^。4

优化的碳纳米晶格结合了碳钢的强度和泡沫塑料的轻质特性，使其非常适合航空航天和高性能结构应用。

新型 IOB 纳米晶体的开发可实现更快的计算

纳米技术正在推动下一代光学计算的发展，使数据处理速度更快、效率更高。俄勒冈大学的研究人员开发出了一种发光纳米晶体，它可以在明暗状态之间快速切换，从而以前所未有的速度存储和传输信息。

光学双稳态 (OB) 使材料能够在单一输入下处于两种不同的光学状态。然而，本征光学双稳态 (IOB) 仍未得到充分探索，这限制了纳米级 IOB 材料的发展。

在最近的一项研究中，研究人员合成并测试了 Nd ³⁺掺杂的 KPb ₂ Cl ₅ IOB 雪崩纳米粒子 (ANP)。这些纳米粒子表现出基于光子雪崩 (PA) 的双稳态，使其能够在黑暗、非发射状态和明亮、发射状态之间切换。

最初，激活 ANP 需要高功率的光学激光，但随着时间的推移，切换状态所需的功率会显著降低。这种低功耗切换能力使纳米晶体成为光学计算的有效选择，从而降低了能耗和运营成本^。5

研究人员认为，这些双稳态 ANP 可用于数字逻辑门，这是计算中的关键组件，以前很难在纳米尺度上设计。纳米晶体可以以相对较低的成本与现有技术集成，而直接光刻可实现 3D 体积互连。这使得 IOB 纳米晶体成为高密度光学计算和 AI 驱动数据中心的有前途的材料。

首创的 DyCoO ₃ @rGO 纳米复合材料，用于高性能半导体

异质结构在高性能超级电容器电极材料的开发中被广泛使用。DyCoO ₃是一种具有优异电导率的钙钛矿材料，在纳米复合材料制造中引起了人们的兴趣。

研究人员现已开发出一种新型 DyCoO ₃ @rGO 纳米复合材料，将 DyCoO₃ 与还原氧化石墨烯 (rGO) 结合在一起，形成具有提高的导电性和寿命的 3D 混合结构。

这种首创的纳米复合材料在 1 A/g 电流密度下实现了 1418 F/g 的峰值平均比电容。即使在 5,000 次充电放电循环后，它仍能保持这一电容，显示出增强的稳定性和效率。现代电池中纳米复合材料与电解质之间的强相互作用使充电和放电过程更加高效^。6

研究人员认为，DyCoO ₃ @rGO 纳米复合材料是储能应用中高性能电池电极的有希望的候选材料。

2025 年的纳米技术：持续创新

这些进步只是纳米技术突破的一小部分。其他值得注意的进展包括用于伤口治疗的可喷涂纳米纤维、基于纳米颗粒的药物输送系统、气凝胶技术和纳米颗粒增强型生物聚合物薄膜。