Auto-assemblage moléculaire dans les biomatériaux

Rare-earth magnets are strong permanent magnets made from alloys of rare-earth elements. Developed in the 1970s and 1980s, the most common types are neodymium magnets (NdFeB) and samarium–cobalt magnets (SmCo). They are the strongest type of permanent magnets made, producing significantly stronger magnetic fields than ferrite or alnico magnets, enabling miniaturization and improved performance in many technologies. Note: the term 'rare-earth element' is a historical misnomer. These elements are not exceptionally rare in the Earth's crust. Cerium, the most abundant, is the 25th most abundant element, similar to copper. Even the least abundant stable rare earth, lutetium, is nearly 200 times more common than gold. The 'rare' label arose because they were difficult to separate.

Une batterie lithium-ion (Li-ion) est une batterie rechargeable dans laquelle les ions lithium se déplacent de l'électrode négative (anode) à l'électrode positive (cathode) en passant par un électrolyte pendant la décharge, puis inversement pendant la charge. Elle utilise un composé de lithium intercalé comme matériau de cathode et généralement du graphite comme anode. La grande réactivité du lithium lui confère une densité énergétique élevée.

L'indice de blancheur CIE est une formule normalisée par la Commission internationale de l'éclairage pour quantifier la perception de la blancheur. Il est calculé à partir des valeurs tristimulus CIE (X, Y, Z) et des coordonnées chromatiques (x, y) de l'échantillon et d'un illuminant de référence. La formule principale est [latex]W_{CIE} = Y + 800(x_n - x) + 1700(y_n - y)[/latex].

La norme ISO 5725 définit l'exactitude comme la combinaison de la justesse et de la précision. La justesse est la proximité de la moyenne d'une grande série de mesures par rapport à la valeur de référence acceptée, ce qui quantifie l'erreur systématique ou le biais. La précision est l'étroitesse de l'accord entre un ensemble de résultats, qui quantifie l'erreur aléatoire. L'exactitude exige donc à la fois une grande justesse et une grande précision.

L'effet Lotus décrit la propriété autonettoyante des feuilles du lotus. Sa surface est recouverte de papilles microscopiques enduites de cristaux de cire épicuticulaire, ce qui crée une surface superhydrophobe. Les gouttes d'eau s'accumulent avec un angle de contact élevé ([latex]\theta > 150^{\circ}[/latex]) et un angle de chute faible, ramassant les particules de saleté au fur et à mesure qu'elles roulent, nettoyant ainsi la feuille.

La chimie réticulaire est le principe de conception des MOF. Elle implique l'assemblage de blocs moléculaires prédéterminés (nœuds métalliques et lieurs organiques) en structures étendues et ordonnées aux topologies prévisibles. Une démonstration clé de ce principe est la synthèse de MOF isoréticulaires, où la topologie du réseau sous-jacent est maintenue tandis que la taille des pores est systématiquement augmentée grâce à l'utilisation de lieurs organiques de plus en plus longs.

Les lois d'échelle des MEMS décrivent comment les forces et les propriétés physiques changent lorsque les dimensions de l'appareil se réduisent à l'échelle microscopique. Contrairement au monde macroscopique dominé par la gravité et l'inertie, les micro-domaines sont régis par des forces de surface telles que la tension superficielle, la viscosité et les forces électrostatiques. Par exemple, la force due à la gravité augmente avec le volume ([latex]L^3[/latex]), tandis que la force électrostatique augmente avec la surface ([latex]L^2[/latex]), devenant relativement plus forte à des tailles plus petites.

Neodymium magnets are the strongest type of permanent magnet commercially available. They are a ternary alloy of neodymium, iron, and boron, with the stoichiometric formula Nd2Fe14B. Their immense magnetic strength results from the material's high magnetic anisotropy and saturation magnetization, derived from its tetragonal crystal structure. However, they are brittle, susceptible to corrosion, and have a low curie temperature.

Un transistor à électron unique (SET) est un dispositif de commutation qui utilise l'effet tunnel contrôlé pour manipuler le flux d'électrons individuels. Il est constitué d'une boîte quantique (l'« îlot ») couplée aux bornes de source et de drain via des jonctions tunnel, et couplée capacitivement à une électrode de grille. Son fonctionnement repose sur l'effet de blocage de Coulomb, ce qui lui confère une sensibilité extrême et une faible consommation d'énergie.

En 1986, Georg Bednorz et K. Alex Müller ont découvert la supraconductivité dans un matériau céramique, une pérovskite cuprate à base de lanthane, à une température critique d'environ 35 K. Ce chiffre était significativement plus élevé que le record d'environ 23 K pour les supraconducteurs conventionnels de l'époque et a brisé la croyance selon laquelle la supraconductivité était limitée à des températures beaucoup plus basses, ouvrant ainsi le domaine de la supraconductivité à haute température.

Les nanotubes de carbone (NTC) sont des molécules cylindriques constituées de feuillets enroulés d'atomes de carbone monocouches (graphène). Ils peuvent être monoparois (SWCNT) ou multiparois (MWCNT). Leurs propriétés sont exceptionnelles, notamment une résistance à la traction exceptionnelle (~100 GPa), ainsi qu'une conductivité électrique et thermique élevée. Leur comportement électronique (métallique ou semi-conducteur) dépend de leur chiralité, c'est-à-dire de l'angle d'enroulement du réseau de graphène.

Les structures organométalliques (MOF) sont des matériaux poreux cristallins constitués de nœuds métalliques (unités de construction secondaires, SBU) et de ligands organiques, appelés lieurs. Ces composants s'auto-assemblent en polymères de coordination étendus, unidimensionnels, bidimensionnels ou tridimensionnels. Le choix du métal et du lieur détermine la topologie, la taille des pores et la fonctionnalité chimique de la structure obtenue, offrant ainsi une grande adaptabilité pour des applications spécifiques.

La synthèse solvothermale est la méthode la plus courante pour produire des structures organométalliques cristallines de haute qualité. Ce procédé consiste à chauffer une solution de sel métallique et de liant organique dans un récipient hermétique, tel qu'un autoclave revêtu de Téflon. La température et la pression élevées facilitent la dissolution des précurseurs et favorisent la cristallisation du MOF thermodynamiquement stable sur plusieurs heures, voire plusieurs jours.

Une caractéristique essentielle des structures organométalliques est leur surface interne et leur porosité exceptionnellement élevées. Cette structure cristalline ordonnée crée des pores et des canaux bien définis, conduisant à des surfaces Brunauer-Emmett-Teller (BET) pouvant dépasser 7 000 m²/g. Cette valeur surpasse de loin celle des matériaux poreux traditionnels comme les zéolites ou les charbons actifs, rendant la vaste surface interne facilement accessible à l'adsorption moléculaire.