Sintesi di nanomateriali dall'alto verso il basso

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.

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.

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.

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.

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.

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].

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.