Top-Down Nanomaterial Synthesis

بالنسبة لنظام من المكونات المتسلسلة، حيث يتسبب أي عطل واحد في فشل النظام، فإن معدل الفشل الكلي هو مجموع المعدلات الفردية. إن الإطار الزمني المتوسط الأجل للنظام هو مقلوب هذا المجموع: [latex]MTBF_{system} = (\sum_{i=1==^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2+ ... + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. وهذا يعني أن الإطار الزمني المتوسط الأجل للنظام يكون دائمًا أقل من أدنى إطار زمني متوسط الأجل للمكون الفردي.

This method uses high-energy photons emitted from a radioisotope source, typically Cobalt-60, to sterilize products. The gamma rays pass through materials, creating free radicals and causing irreparable damage to microbial DNA, leading to cell death. It is a 'cold' process suitable for heat-sensitive items and can be performed on products already in their final sealed packaging.

تُعدّ تقنية CMOS (شبه موصل معدني أكسيدي مكمل) التقنية السائدة في بناء الدوائر المتكاملة. تستخدم هذه التقنية أزواجًا متكاملة من ترانزستورات MOSFET من النوعين p وn لبناء بوابات منطقية. ميزتها الرئيسية هي انخفاض استهلاك الطاقة الساكنة، حيث يكون أحد الترانزستورين في الزوج متوقفًا دائمًا أثناء حالة الاستقرار، مما يُنتج تدفقًا تيارًا ضئيلًا باستثناء انتقالات التبديل.

فيزياء الفشل (PoF) هو نهج هندسة الموثوقية الذي يستخدم المعرفة بعلوم المواد والفيزياء لفهم ونمذجة آليات الأسباب الجذرية للفشل. وبدلاً من الاعتماد فقط على البيانات الإحصائية من حالات الفشل السابقة، يركز هذا النهج على التنبؤ بالفشل من خلال تحليل العمليات الفيزيائية (مثل التعب والتآكل والتآكل والزحف) التي تؤدي إلى التدهور والانهيار.

يصف تأثير الحجم الكمي الظاهرة التي تتغير فيها الخصائص الإلكترونية والبصرية لمادة ما عندما يقترب حجمها من مقياس النانو. عندما تصبح أبعاد المادة مماثلة لطول موجة دي برولي للإلكترون، يحدث انحصار كمي. ويؤدي ذلك إلى تكميم مستويات طاقة الإلكترون، مما يؤدي إلى فجوة نطاق تعتمد على الحجم، [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \\frac{\frac{\hbar^2\pi^2\pi^2}{2R^2}(\frac{{1}{m_e^*}+ \frac{1}{m_h^*})[/latex].

Molecular self-assembly is a 'bottom-up' process where molecules spontaneously organize into ordered structures without external guidance. This phenomenon, driven by non-covalent interactions like hydrogen bonds, hydrophobic effects, and van der Waals forces, is fundamental in biology (e.g., protein folding, lipid bilayer formation). In biomaterials, it is harnessed to create complex, nanostructured materials like hydrogels and nanofibers for biomedical applications.

بالنسبة للأنظمة القابلة للإصلاح، فإن متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) هو مجموع متوسط الوقت اللازم للإصلاح (MTTF) ومتوسط الوقت اللازم للإصلاح (MTTR). الصيغة هي [latex]MTBF = MTTF + MTTR[/latex]. يمثل MTTF متوسط وقت التشغيل قبل حدوث عطل، بينما MTTR هو متوسط الوقت المستغرق لإصلاح النظام. هذا التمييز أمر بالغ الأهمية لفهم توافر النظام.

تستخدم غرف التنظيف مبدأين أساسيين لتدفق الهواء للتحكم في التلوث. يتضمن التدفق المضطرب (أو غير أحادي الاتجاه) تيارات هواء مختلطة، وهو مناسب للفئات الأقل صرامة (ISO 6-9). أما التدفق الصفحي (أو أحادي الاتجاه) فيستخدم تيارات هواء متوازية ثابتة السرعة لاكتساح الجسيمات خارج البيئة، وهو ضروري للتطبيقات عالية النقاء مثل ISO 1-5، مما يمنع التلوث المتبادل ويضمن إزالة الجسيمات بسرعة.

حد شوكلي-كوايسر هو أقصى كفاءة نظرية لخلية شمسية أحادية الوصلة p-n. ويأخذ هذا الحد بعين الاعتبار فقط خسائر إعادة التركيب الإشعاعي وإشعاع الجسم الأسود. أما بالنسبة لخلية أحادية الوصلة ذات فجوة نطاق مثالية تبلغ 1.34 إلكترون فولت تحت إضاءة شمسية قياسية (AM1.5G)، فإن أقصى كفاءة تبلغ حوالي 33.7%. ويُسترشد بهذا الحد الأساسي في أبحاث وتصميم الخلايا الشمسية.

طُوّر نظام UNISURF على يد المهندس الفرنسي بيير بيزييه لشركة رينو في ستينيات القرن الماضي، وكان من أوائل أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب/التصنيع بمساعدة الحاسوب ثلاثية الأبعاد. وتمثّل ابتكاره الأساسي في استخدام ما يُعرف الآن بمنحنيات وأسطح بيزييه. وهي منحنيات بارامترية تُحدّدها مجموعة من نقاط التحكم، مما يسمح بإنشاء أشكال حرة معقدة لهياكل السيارات بطريقة بديهية ورياضية.

يستكشف مجال الإلكترونيات الجزيئية استخدام جزيئات فردية أو مجموعات جزيئية نانوية كمكونات إلكترونية أساسية. يهدف هذا النهج إلى بناء دوائر كهربائية بأقصى درجات التصغير، متجاوزًا بذلك تقنيات السيليكون التقليدية. تشمل المكونات الرئيسية الأسلاك الجزيئية، والمفاتيح، والمقومات، مستفيدةً من خصائص ميكانيكا الكم، مثل نفق الإلكترونات عبر المدارات الجزيئية، في وظائفها.

تعمل بطاريات أيونات الليثيوم-أيون عبر آلية الإقحام، وهي عبارة عن إدخال عكسي للأيونات في مادة مضيفة ذات طبقات. أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم ([latex]Li^+[/latex]) أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم عن القطب السالب (الأنود)، وهو عادةً الجرافيت، وتتحرك عبر إلكتروليت غير مائي لتدخل في قطب موجب (كاثود)، وهو عادةً أكسيد معدني. وتنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية لتنتج تياراً.

ترانزستور الإلكترون الواحد (SET) هو جهاز تحويل يستخدم نفقًا إلكترونيًا مُتحكمًا به للتحكم في تدفق الإلكترونات المفردة. يتكون من نقطة كمية (الجزيرة) متصلة بأسلاك المصدر والصرف عبر وصلات نفقية، ومتصلة سعويًا بقطب بوابة. يعتمد تشغيله على تأثير حصار كولومب، مما يتيح حساسية عالية واستهلاكًا منخفضًا للطاقة.

Carbon nanotubes (CNTs) are cylindrical molecules of rolled-up sheets of single-layer carbon atoms (graphene). They can be single-walled (SWCNTs) or multi-walled (MWCNTs). Their properties are extraordinary, including exceptional tensile strength (~100 GPa), high electrical conductivity, and high thermal conductivity. Their electronic behavior (metallic or semiconducting) depends on their chirality, i.e., the angle of the graphene lattice roll-up.