Síntesis de nanomateriales de arriba hacia abajo

Las salas blancas utilizan dos principios principales de flujo de aire para controlar la contaminación. El flujo turbulento (o no unidireccional) implica corrientes de aire mezcladas, adecuadas para las clases menos estrictas (ISO 6-9). El flujo laminar (o unidireccional) utiliza corrientes de aire paralelas de velocidad constante para barrer las partículas del entorno, esencial para aplicaciones de gran pureza como ISO 1-5, evitando la contaminación cruzada y garantizando la rápida eliminación de partículas.

CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) es la tecnología dominante para la construcción de circuitos integrados. Utiliza pares complementarios de MOSFET de tipo p y tipo n para construir puertas lógicas. Su principal ventaja es su bajo consumo de energía estática, ya que un transistor del par permanece siempre apagado durante el estado estacionario, lo que resulta en un flujo de corriente mínimo, excepto durante las transiciones de conmutación.

La electrónica molecular explora el uso de moléculas individuales o conjuntos moleculares a escala nanométrica como componentes electrónicos fundamentales. Este enfoque busca construir circuitos en el límite máximo de la miniaturización, mucho más allá de la tecnología tradicional basada en silicio. Los componentes clave incluyen cables moleculares, interruptores y rectificadores, aprovechando propiedades de la mecánica cuántica, como el efecto túnel de electrones a través de orbitales moleculares, para su funcionamiento.

Las baterías de iones de litio funcionan mediante un mecanismo de intercalación, una inserción reversible de iones en un material huésped estratificado. Durante la descarga, los iones de litio ([latex]Li^+[/latex]) se desintercalan de un electrodo negativo (ánodo), normalmente grafito, y se desplazan a través de un electrolito no acuoso para intercalarse en un electrodo positivo (cátodo), normalmente un óxido metálico. Los electrones viajan por el circuito externo, creando corriente.

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.

Para un sistema de componentes en serie, en el que cualquier fallo individual provoca el fallo del sistema, la tasa global de fallos es la suma de las tasas individuales. El MTBF del sistema es el recíproco de esta suma: [latex]MTBF_{sistema} = (\suma_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Esto implica que el MTBF del sistema siempre es menor que el MTBF del componente individual más bajo.

Este método utiliza fotones de alta energía emitidos por una fuente de radioisótopos, generalmente cobalto-60, para esterilizar productos. Los rayos gamma atraviesan los materiales, creando radicales libres y causando daños irreparables al ADN microbiano, lo que provoca la muerte celular. Es un proceso en frío, adecuado para artículos sensibles al calor, y puede aplicarse a productos que ya se encuentran en su envase final sellado.

El límite de Shockley-Queisser es la máxima eficiencia teórica para una celda solar de unión pn. Considera únicamente la recombinación radiativa y las pérdidas por radiación de cuerpo negro. Para una celda de unión simple con una banda prohibida óptima de 1,34 eV bajo iluminación solar estándar (AM1.5G), la eficiencia máxima es de aproximadamente el 33,7 %. Este límite fundamental guía la investigación y el diseño de celdas solares.

Desarrollado por el ingeniero francés Pierre Bézier para Renault en la década de 1960, UNISURF fue uno de los primeros sistemas CAD/CAM 3D auténticos. Su principal innovación fue el uso de lo que hoy conocemos como curvas y superficies de Bézier. Se trata de curvas paramétricas definidas por un conjunto de puntos de control, que permiten la creación intuitiva y matemática de formas libres complejas para carrocerías.

La Física del Fallo (FdF) es un enfoque de la ingeniería de la fiabilidad que utiliza los conocimientos de la ciencia de los materiales y la física para comprender y modelizar los mecanismos que originan los fallos. En lugar de basarse únicamente en datos estadísticos de fallos anteriores, se centra en la predicción de fallos mediante el análisis de los procesos físicos (por ejemplo, fatiga, corrosión, fluencia) que conducen a la degradación y la rotura.

El efecto cuántico del tamaño describe el fenómeno por el cual las propiedades electrónicas y ópticas de un material cambian a medida que su tamaño se aproxima a la nanoescala. Cuando las dimensiones de un material son comparables a la longitud de onda de Broglie del electrón, se produce un confinamiento cuántico. Esto cuantiza los niveles de energía del electrón, dando lugar a una brecha de banda que depende del tamaño, [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].

El autoensamblaje molecular es un proceso ascendente en el que las moléculas se organizan espontáneamente en estructuras ordenadas sin guía externa. Este fenómeno, impulsado por interacciones no covalentes como enlaces de hidrógeno, efectos hidrofóbicos y fuerzas de van der Waals, es fundamental en biología (p. ej., plegamiento de proteínas y formación de bicapas lipídicas). En biomateriales, se aprovecha para crear materiales nanoestructurados complejos, como hidrogeles y nanofibras, para aplicaciones biomédicas.