Limite di Shockley-Queisser

La ripetibilità valuta la precisione in condizioni identiche, mentre la riproducibilità valuta la precisione al variare di una o più condizioni, come l'operatore, lo strumento o la posizione. La varianza della riproducibilità è sempre maggiore o uguale alla varianza della ripetibilità. Questa distinzione è fondamentale per comprendere la variabilità delle misurazioni, soprattutto nei confronti interlaboratorio in cui le condizioni sono intrinsecamente diverse.

Per i sistemi riparabili, il tempo medio tra i guasti (MTBF) è la somma del tempo medio al guasto (MTTF) e del tempo medio alla riparazione (MTTR). La formula è [latex]MTBF = MTTF + MTTR[/latex]. MTTF rappresenta il tempo medio di funzionamento prima di un guasto, mentre MTTR è il tempo medio necessario per riparare il sistema. Questa distinzione è fondamentale per comprendere la disponibilità del sistema.

Le camere bianche utilizzano due principi principali del flusso d'aria per controllare la contaminazione. Il flusso turbolento (o non unidirezionale) comporta flussi d'aria misti, adatti a classi meno severe (ISO 6-9). Il flusso laminare (o unidirezionale) utilizza flussi d'aria paralleli a velocità costante per spazzare via le particelle dall'ambiente, essenziale per le applicazioni ad alta purezza come ISO 1-5, evitando la contaminazione incrociata e garantendo una rapida rimozione delle particelle.

Sviluppato dall'ingegnere francese Pierre Bézier per Renault negli anni '60, UNISURF è stato uno dei primi veri sistemi CAD/CAM 3D. La sua principale innovazione è stata l'utilizzo di quelle che oggi sono note come curve e superfici di Bézier. Si tratta di curve parametriche definite da un insieme di punti di controllo, che consentono la creazione intuitiva e matematica di forme libere complesse per le carrozzerie delle auto.

L'elettronica molecolare esplora l'utilizzo di singole molecole o di insiemi molecolari su scala nanometrica come componenti elettronici fondamentali. Questo approccio mira a costruire circuiti al limite estremo della miniaturizzazione, ben oltre la tradizionale tecnologia basata sul silicio. I componenti chiave includono fili molecolari, interruttori e raddrizzatori, che sfruttano proprietà della meccanica quantistica come l'effetto tunnel degli elettroni attraverso gli orbitali molecolari per il loro funzionamento.

Le batterie agli ioni di litio funzionano attraverso un meccanismo di intercalazione, un inserimento reversibile di ioni in un materiale ospite stratificato. Durante la scarica, gli ioni di litio ([latex]Li^+[/latex]) si deintercalano da un elettrodo negativo (anodo), tipicamente grafite, e si muovono attraverso un elettrolita non acquoso per intercalarsi in un elettrodo positivo (catodo), tipicamente un ossido metallico. Gli elettroni viaggiano attraverso il circuito esterno, creando corrente.

Il numero di Deborah è una grandezza adimensionale in reologia, utilizzata per caratterizzare la fluidità dei materiali. È il rapporto tra il tempo di rilassamento, che è una proprietà intrinseca del materiale, e la scala temporale caratteristica dell'esperimento o dell'osservazione. La formula è [latex]De = \frac{t_c}{t_p}[/latex], dove [latex]t_c[/latex] è il tempo di rilassamento e [latex]t_p[/latex] è il tempo di osservazione.

Il tempo medio tra i guasti (MTBF) è una metrica di affidabilità che rappresenta il tempo previsto tra i guasti intrinseci di un sistema riparabile. Per sistemi con un tasso di guasti costante [latex]\lambda[/latex], l'MTBF è il suo reciproco: [latex]MTBF = 1/\lambda[/latex]. Questa semplice relazione è fondamentale nell'ingegneria dell'affidabilità per prevedere il tempo di attività del sistema e pianificare i programmi di manutenzione, assumendo che i guasti seguano una distribuzione esponenziale.

Per un sistema di componenti in serie, in cui ogni singolo guasto causa il guasto del sistema, il tasso di guasto complessivo è la somma dei tassi individuali. L'MTBF del sistema è il reciproco di questa somma: [latex]MTBF_{sistema} = (\sum_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Ciò implica che l'MTBF del sistema è sempre inferiore all'MTBF del singolo componente più basso.

Questo metodo utilizza fotoni ad alta energia emessi da una sorgente di radioisotopi, in genere Cobalto-60, per sterilizzare i prodotti. I raggi gamma attraversano i materiali, creando radicali liberi e causando danni irreparabili al DNA microbico, portando alla morte cellulare. Si tratta di un processo "a freddo" adatto ad articoli sensibili al calore e può essere eseguito su prodotti già nella loro confezione finale sigillata.

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) è la tecnologia dominante per la costruzione di circuiti integrati. Utilizza coppie complementari di MOSFET di tipo p e di tipo n per realizzare porte logiche. Il suo principale vantaggio è il bassissimo consumo di energia statica, poiché un transistor della coppia è sempre spento durante lo stato stazionario, con conseguente flusso di corrente minimo, tranne durante le transizioni di commutazione.

La sintesi top-down prevede la creazione di nanomateriali partendo da un materiale più grande e sfuso e scomponendolo o modellandolo fino alla scala nanometrica. Le tecniche chiave includono metodi meccanici come la macinazione a sfere e metodi litografici come la fotolitografia, la litografia a fascio elettronico e la litografia a nanoimpronta. Questi metodi sono spesso utilizzati per creare superfici strutturate e circuiti integrati, ma possono presentare imperfezioni superficiali.

La Physics of Failure (PoF) è un approccio di ingegneria dell'affidabilità che utilizza le conoscenze della scienza dei materiali e della fisica per comprendere e modellare i meccanismi alla base dei guasti. Invece di basarsi puramente sui dati statistici dei guasti passati, si concentra sulla previsione dei guasti analizzando i processi fisici (ad esempio, fatica, corrosione, creep) che portano al degrado e alla rottura.

L'effetto di dimensione quantistica descrive il fenomeno per cui le proprietà elettroniche e ottiche di un materiale cambiano quando le sue dimensioni si avvicinano alla scala nanometrica. Quando le dimensioni di un materiale diventano paragonabili alla lunghezza d'onda di de Broglie dell'elettrone, si verifica un confinamento quantistico. Questo quantizza i livelli energetici degli elettroni, portando a un band gap dipendente dalle dimensioni, [latex]E_g(R) ´approssimativamente E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].