Fisica del fallimento (PoF)

Il limite di Shockley-Queisser rappresenta la massima efficienza teorica per una cella solare a singola giunzione pn. Considera solo la ricombinazione radiativa e le perdite di radiazione di corpo nero. Per una cella a singola giunzione con un bandgap ottimale di 1,34 eV in condizioni di illuminazione solare standard (AM1,5G), l'efficienza massima è di circa il 33,7%. Questo limite fondamentale guida la ricerca e la progettazione delle celle solari.

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'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].

Molecular self-assembly is a 'bottom-up' process where molecules spontaneously organize into ordered structures without external guidance. This phenomenon, driven by non-covalent interactions like hydrogen bonds, hydrophobic effects, and van der Waals forces, is fundamental in biology (e.g., protein folding, lipid bilayer formation). In biomaterials, it is harnessed to create complex, nanostructured materials like hydrogels and nanofibers for biomedical applications.

Lo standard ISO 5725 definisce l'accuratezza come la combinazione di esattezza e precisione. L'esattezza è la vicinanza della media di un'ampia serie di misurazioni al valore di riferimento accettato, che quantifica l'errore sistematico o la distorsione. La precisione è la vicinanza dell'accordo tra una serie di risultati, che quantifica l'errore casuale. Pertanto, l'accuratezza richiede sia un'elevata veridicità che un'elevata precisione.

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.

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.

Un transistor a singolo elettrone (SET) è un dispositivo di commutazione che utilizza l'effetto tunnel controllato per manipolare il flusso di singoli elettroni. È costituito da un punto quantico (l'"isola") accoppiato ai terminali di source e drain tramite giunzioni tunnel e accoppiato capacitivamente a un elettrodo di gate. Il suo funzionamento si basa sull'effetto di blocco di Coulomb, che consente un'estrema sensibilità e un basso consumo energetico.

I nanotubi di carbonio (CNT) sono molecole cilindriche di fogli arrotolati di atomi di carbonio a strato singolo (grafene). Possono essere a parete singola (SWCNT) o a parete multipla (MWCNT). Le loro proprietà sono straordinarie, tra cui un'eccezionale resistenza alla trazione (~100 GPa), un'elevata conduttività elettrica e un'elevata conduttività termica. Il loro comportamento elettronico (metallico o semiconduttore) dipende dalla loro chiralità, ovvero dall'angolo di avvolgimento del reticolo di grafene.

La relatività generale prevede che le masse in accelerazione generino increspature nel tessuto dello spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Queste onde si propagano verso l'esterno alla velocità della luce, trasportando energia sotto forma di radiazione gravitazionale. Sono create da eventi cosmici catastrofici come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni, che causano la dilatazione e la compressione dello spaziotempo al loro passaggio.