Synthèse descendante de nanomatériaux

Les salles blanches utilisent deux principes principaux de circulation de l'air pour contrôler la contamination. Le flux turbulent (ou non unidirectionnel) implique des flux d'air mélangés, adaptés aux classes moins strictes (ISO 6-9). Le flux laminaire (ou unidirectionnel) utilise des flux d'air parallèles à vitesse constante pour balayer les particules de l'environnement, ce qui est essentiel pour les applications de haute pureté telles que ISO 1-5, en empêchant la contamination croisée et en garantissant l'élimination rapide des particules.

Le CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) est la technologie dominante pour la construction de circuits intégrés. Il utilise des paires complémentaires de MOSFET de type p et de type n pour construire des portes logiques. Son principal avantage est une très faible consommation d'énergie statique, car un transistor de la paire est toujours bloqué en régime permanent, ce qui minimise le flux de courant, sauf lors des transitions de commutation.

L'électronique moléculaire explore l'utilisation de molécules individuelles ou d'ensembles moléculaires nanométriques comme composants électroniques fondamentaux. Cette approche vise à construire des circuits à la limite de la miniaturisation, bien au-delà des technologies traditionnelles à base de silicium. Parmi les composants clés, on trouve les fils, les commutateurs et les redresseurs moléculaires, qui exploitent les propriétés de la mécanique quantique, comme l'effet tunnel des électrons à travers les orbitales moléculaires.

Les batteries lithium-ion fonctionnent grâce à un mécanisme d'intercalation, une insertion réversible d'ions dans un matériau hôte en couches. Pendant la décharge, les ions lithium ([latex]Li^+[/latex]) se désintègrent d'une électrode négative (anode), généralement du graphite, et se déplacent dans un électrolyte non aqueux pour s'intercaler dans une électrode positive (cathode), généralement un oxyde métallique. Les électrons se déplacent dans le circuit externe, créant ainsi un courant.

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.

Pour un système de composants en série, où toute défaillance unique entraîne une défaillance du système, le taux de défaillance global est la somme des taux individuels. La MTBF du système est la réciproque de cette somme : [latex]MTBF_{system} = (\sum_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Cela signifie que le MTBF du système est toujours inférieur au MTBF du composant individuel le plus bas.

Cette méthode utilise des photons de haute énergie émis par une source radio-isotopique, généralement du cobalt 60, pour stériliser les produits. Les rayons gamma traversent les matériaux, créant des radicaux libres et causant des dommages irréparables à l'ADN microbien, entraînant la mort cellulaire. Ce procédé à froid convient aux articles thermosensibles et peut être appliqué sur des produits déjà dans leur emballage scellé.

La limite de Shockley-Queisser représente le rendement théorique maximal d'une cellule solaire à jonction pn unique. Elle ne prend en compte que la recombinaison radiative et les pertes par rayonnement du corps noir. Pour une cellule à jonction unique présentant une bande interdite optimale de 1,34 eV sous un éclairage solaire standard (AM1,5G), le rendement maximal est d'environ 33,7 %. Cette limite fondamentale guide la recherche et la conception des cellules solaires.

Développé par l'ingénieur français Pierre Bézier pour Renault dans les années 1960, UNISURF fut l'un des premiers véritables systèmes de CAO/FAO 3D. Son innovation principale résidait dans l'utilisation de ce que l'on appelle aujourd'hui les courbes et surfaces de Bézier. Il s'agit de courbes paramétriques définies par un ensemble de points de contrôle, permettant la création intuitive et mathématique de formes libres complexes pour les carrosseries automobiles.

La physique de la défaillance (PoF) est une approche d'ingénierie de la fiabilité qui utilise les connaissances de la science des matériaux et de la physique pour comprendre et modéliser les mécanismes de défaillance à l'origine de la défaillance. Au lieu de s'appuyer uniquement sur les données statistiques des défaillances passées, elle se concentre sur la prévision des défaillances en analysant les processus physiques (par exemple, la fatigue, la corrosion, le fluage) qui conduisent à la dégradation et à la rupture.

L'effet de taille quantique décrit le phénomène par lequel les propriétés électroniques et optiques d'un matériau changent lorsque sa taille se rapproche de l'échelle nanométrique. Lorsque les dimensions d'un matériau deviennent comparables à la longueur d'onde de Broglie de l'électron, un confinement quantique se produit. Cela quantifie les niveaux d'énergie des électrons, ce qui conduit à une bande interdite dépendant de la taille, [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].

L'auto-assemblage moléculaire est un processus ascendant où les molécules s'organisent spontanément en structures ordonnées, sans intervention extérieure. Ce phénomène, régi par des interactions non covalentes comme les liaisons hydrogène, les effets hydrophobes et les forces de van der Waals, est fondamental en biologie (par exemple, le repliement des protéines et la formation de bicouches lipidiques). Dans les biomatériaux, il est exploité pour créer des matériaux nanostructurés complexes comme les hydrogels et les nanofibres destinés à des applications biomédicales.