Autoensamblaje molecular en biomateriales

Los imanes de tierras raras son potentes imanes permanentes fabricados a partir de aleaciones de elementos de tierras raras. Desarrollados en las décadas de 1970 y 1980, los tipos más comunes son los imanes de neodimio (NdFeB) y los imanes de samario-cobalto (SmCo). Son el tipo de imán permanente más potente que se fabrica, produciendo campos magnéticos significativamente más intensos que los imanes de ferrita o alnico, lo que permite la miniaturización y un mejor rendimiento en muchas tecnologías. Nota: El término "elemento de tierras raras" es un nombre histórico inapropiado. Estos elementos no son excepcionalmente raros en la corteza terrestre. El cerio, el más abundante, es el 25.º elemento más abundante, similar al cobre. Incluso el lutecio, el elemento de tierras raras estable menos abundante, es casi 200 veces más común que el oro. La etiqueta "raro" surgió porque eran difíciles de separar.

Una batería de iones de litio (Li-ion) es una batería recargable donde los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo (ánodo) a través de un electrolito hasta el electrodo positivo (cátodo) durante la descarga y de regreso durante la carga. Utiliza un compuesto de litio intercalado como material del cátodo y, generalmente, grafito como ánodo. La alta reactividad del litio permite una alta densidad energética.

El índice de blancura CIE es una fórmula estandarizada por la Comisión Internacional de Iluminación para cuantificar la percepción de la blancura. Se calcula a partir de los valores triestímulos CIE (X, Y, Z) y las coordenadas cromáticas (x, y) de la muestra y una fuente luminosa de referencia. La fórmula principal es [latex]W_{CIE} = Y + 800(x_n - x) + 1700(y_n - y)[/latex].

La norma ISO 5725 define la exactitud como la combinación de veracidad y precisión. La veracidad es la proximidad de la media de una gran serie de mediciones al valor de referencia aceptado, cuantificando el error sistemático o sesgo. La precisión es la concordancia entre un conjunto de resultados, que cuantifica el error aleatorio. Así pues, la exactitud requiere tanto una veracidad como una precisión elevadas.

El efecto loto describe la propiedad de autolimpieza de las hojas de la planta de loto. Su superficie está cubierta de papilas microscópicas recubiertas de cristales de cera epicuticular, lo que crea una superficie superhidrofóbica. Las gotas de agua se acumulan con un ángulo de contacto elevado ([latex]\theta > 150^{\circ}[/latex]) y un ángulo de deslizamiento bajo, recogiendo las partículas de suciedad a medida que se deslizan, limpiando así la hoja.

Reticular chemistry is the design principle for MOFs, involving the assembly of predetermined molecular building blocks (metal nodes and organic linkers) into extended, ordered structures with predictable topologies. A key demonstration of this principle is the synthesis of isoreticular MOFs, where the underlying network topology is maintained while the pore size is systematically expanded by using progressively longer organic linkers.

Las leyes de escala de los MEMS describen cómo cambian las fuerzas y propiedades físicas a medida que las dimensiones de los dispositivos se reducen hasta la microescala. A diferencia del mundo macroscópico, dominado por la gravedad y la inercia, los microdominios se rigen por fuerzas superficiales como la tensión superficial, la viscosidad y las fuerzas electrostáticas. Por ejemplo, la fuerza debida a la gravedad escala con el volumen ([latex]L^3[/latex]), mientras que la fuerza electrostática escala con el área ([latex]L^2[/latex]), haciéndose relativamente más fuerte a tamaños más pequeños.

Los imanes de neodimio son el tipo de imán permanente más potente disponible comercialmente. Son una aleación ternaria de neodimio, hierro y boro, con la fórmula estequiométrica Nd₂Fe₁₃B. Su gran fuerza magnética se debe a la alta anisotropía magnética y magnetización de saturación del material, derivadas de su estructura cristalina tetragonal. Sin embargo, son frágiles, susceptibles a la corrosión y tienen una baja temperatura de Curie.

Un transistor de un solo electrón (SET) es un dispositivo de conmutación que utiliza tunelización controlada de electrones para manipular el flujo de electrones individuales. Consiste en un punto cuántico (la «isla») acoplado a los cables de fuente y drenador mediante uniones túnel, y acoplado capacitivamente a un electrodo de puerta. Su funcionamiento se basa en el efecto de bloqueo de Coulomb, lo que le proporciona una sensibilidad extrema y un bajo consumo de energía.

En 1986, Georg Bednorz y K. Alex Müller descubrieron la superconductividad en un material cerámico, una perovskita de cuprato basada en lantano, a una temperatura crítica de ~35 K. Esta temperatura fue significativamente mayor que el récord de ~23 K para los superconductores convencionales en ese momento y destruyó la creencia de que la superconductividad estaba restringida a temperaturas mucho más bajas, abriendo el campo de la superconductividad de alta temperatura.

Los nanotubos de carbono (CNT) son moléculas cilíndricas de láminas enrolladas de átomos de carbono monocapa (grafeno). Pueden ser de pared simple (SWCNT) o multipared (MWCNT). Sus propiedades son extraordinarias, incluyendo una excepcional resistencia a la tracción (~100 GPa), alta conductividad eléctrica y alta conductividad térmica. Su comportamiento electrónico (metálico o semiconductor) depende de su quiralidad, es decir, del ángulo de enrollamiento de la red de grafeno.

Metal-Organic Frameworks (MOFs) are crystalline porous materials constructed from metal-containing nodes (secondary building units, SBUs) and organic ligands, known as linkers. These components self-assemble into extended, one-, two-, or three-dimensional coordination polymers. The choice of metal and linker dictates the resulting framework's topology, pore size, and chemical functionality, enabling a high degree of tunability for specific applications.

Solvothermal synthesis is the most common method for producing high-quality, crystalline Metal-Organic Frameworks. The process involves heating a solution of the metal salt and organic linker in a sealed vessel, such as a Teflon-lined autoclave. The elevated temperature and pressure facilitate the dissolution of precursors and promote the crystallization of the thermodynamically stable MOF product over several hours or days.

A defining characteristic of Metal-Organic Frameworks is their exceptionally high internal surface area and porosity. The ordered, crystalline structure creates well-defined pores and channels, leading to Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface areas that can exceed 7,000 m²/g. This value far surpasses traditional porous materials like zeolites or activated carbons, making the vast internal surface readily accessible for molecular adsorption.