工程与设计新型材料与生产工艺“，

我们创造工具以及制造和组装材料的有益组合的能力加速了人类的进步，提高了人类的生活质量。随着我们对材料的知识已经发展到原子和亚原子水平，我们在可比维度上操作、控制和建模过程和材料的需求和能力也有所增加，导致在微米和纳米尺度上控制材料和器件的能力取得了前所未有的进步。电子、光子、机械和微流控系统受益于更小、更密集的电子电路的纳米制造，具有更强的计算能力和系统复杂性，以及坚固和高功能的工程纳米级材料。未来的进展将通过进一步扩大这些技术的规模，以实现用于组装和制造功能材料和器件的原子规模工艺。阻碍这一进展的是材料本身的原子性质所施加的限制。电子系统正在接近我们目前将电子设备组装成具有更大能力和更低功耗的电路的技术的极限。原子尺度缺陷限制了电路设计的鲁棒性、纳米制造过程的控制、材料的强度和可靠性，以及材料在生物系统、高辐射环境和正常操作压力下的抗降解能力。需要加快承诺，通过实验和模拟在原子尺度上对材料进行更深入的了解，并利用这些知识开发材料和可扩展的纳米制造工艺，以减轻商业规模上的这些基本障碍。维特比学院的研究将通过解决这些基本问题来回应这一呼吁:

我们如何模拟和应用新的自然(自组装)或非平衡过程来对功能材料的组装进行原子控制，以抵抗缺陷和错误的形成，或在使用过程中自我修复以创建健壮的工程系统?

我们如何利用电子、机械和光学系统中不同材料的新特性，通过新的集成和合成工艺来增强电子和光子器件、电路和系统的能力，从而扩大生产规模?我们如何模拟和应用新的自然(自组装)或非平衡过程来对功能材料的组装进行原子控制，以抵抗缺陷和错误的形成，或在使用过程中自我修复以创建健壮的工程系统?

我们如何才能在原子尺度上最好地设计和设计材料，以及由它们制成的电子和光子装置，使其与生命系统紧密结合，从而提高生物系统的性能，监测健康，修复缺陷和治疗疾病?