リチウムイオン電池の電気化学

量子サイズ効果とは、物質のサイズがナノスケールに近づくにつれて、その電子特性や光学特性が変化する現象を指します。物質の寸法が電子のド・ブロイ波長に匹敵するようになると、量子閉じ込めが発生します。これにより電子のエネルギー準位が量子化され、サイズに依存するバンドギャップが生じます。[latex]E_g(R) approx E_{g,bulk} + frac{hbar^2pi^2}{2R^2}(frac{1}{m_e^*} + frac{1}{m_h^*})[/latex]。

湿潤空気中の液面上の水の平衡蒸気圧（[latex]p^*_{H_2O,a}[/latex]）は、純水面上の平衡蒸気圧（[latex]p^*_{H_2O}[/latex]）よりもわずかに大きい。この差は、温度と湿潤空気の圧力に依存する水蒸気増強係数[latex]f_w[/latex]によって定量化される。その関係は[latex]p^*_{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) cdot p^*_{H_2O}[/latex]である。

希土類磁石は、希土類元素の合金から作られる強力な永久磁石です。1970年代から1980年代にかけて開発され、最も一般的なタイプはネオジム磁石（NdFeB）とサマリウムコバルト磁石（SmCo）です。これらは製造されている永久磁石の中で最も強力で、フェライト磁石やアルニコ磁石よりもはるかに強力な磁場を発生させ、多くの技術において小型化と性能向上を可能にしています。注：「希土類元素」という用語は歴史的に誤った名称です。これらの元素は地殻中で特に希少なものではありません。最も豊富なセリウムは、銅と同様に25番目に豊富な元素です。最も希少な安定希土類元素であるルテチウムでさえ、金の約200倍も豊富に存在します。「希少」という名称は、分離が困難であったことから付けられました。

CIE白色度指数は、国際照明委員会が白色度の知覚を定量化するために定めた標準化された式です。これは、CIE三刺激値（X、Y、Z）と、試料および基準光源の色度座標（x、y）から計算されます。基本的な式は、[latex]W_{CIE} = Y + 800(x_n - x) + 1700(y_n - y)[/latex]です。

分子自己組織化は、外部からの誘導なしに分子が自発的に秩序だった構造を形成する「ボトムアップ」プロセスです。水素結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力などの非共有結合相互作用によって引き起こされるこの現象は、生物学（例えば、タンパク質の折り畳み、脂質二重層の形成）において基本的な役割を果たしています。生体材料においては、この現象を利用して、生物医学用途向けのハイドロゲルやナノファイバーといった複雑なナノ構造材料が作製されています。

ISO 5725規格では、精度を真度と精密度の組み合わせとして定義しています。真度とは、多数の測定値の平均が許容基準値にどれだけ近いかを示すもので、系統誤差またはバイアスを定量化したものです。精密度とは、一連の測定結果の一致度を示すもので、ランダム誤差を定量化したものです。したがって、精度には高い真度と高い精密度の両方が必要です。

リチウムイオン電池は、層状ホスト材料へのイオンの可逆的な挿入であるインターカレーション機構によって機能します。放電中、リチウムイオン（Li⁺）は負極（アノード、通常はグラファイト）から脱インターカレーションされ、非水系電解質を通って正極（カソード、通常は金属酸化物）に挿入されます。電子は外部回路を移動し、電流を生成します。

放電深度（DoD）は、バッテリー容量のうち放電された割合を示します。これは充電状態（SoC）の逆数であり、DoDが100%の場合はバッテリーが完全に空の状態を意味します。バッテリーのサイクル寿命は平均DoDに大きく左右され、DoDが低いサイクル（例えば、容量の80%までしか放電しない）ほど、バッテリーが耐えられるサイクル数が大幅に増加します。

MEMSのスケーリング法則は、デバイスの寸法がマイクロスケールまで縮小するにつれて、物理的な力と特性がどのように変化するかを説明するものです。重力と慣性が支配する巨視的な世界とは異なり、マイクロ領域は表面張力、粘性、静電力などの表面力によって支配されます。たとえば、重力による力は体積（[latex]L^3[/latex]）に比例し、静電力は面積（[latex]L^2[/latex]）に比例するため、サイズが小さくなるほど相対的に強くなります。

ネオジム磁石は、市販されている永久磁石の中で最も強力なタイプです。ネオジム、鉄、ホウ素の三元合金で、化学量論式はNd2Fe14Bです。その驚異的な磁力は、正方晶構造に由来する高い磁気異方性と飽和磁化によるものです。しかし、脆く、腐食しやすく、キュリー温度が低いという欠点があります。

単電子トランジスタ（SET）は、制御された電子トンネル効果を利用して単一電子の流れを操作するスイッチング素子です。量子ドット（「アイランド」）がトンネル接合を介してソースおよびドレイン端子に接続され、ゲート電極と容量結合されています。その動作はクーロンブロッケード効果に基づいており、極めて高い感度と低消費電力を実現しています。

1986年、ゲオルク・ベドノルツとK・アレックス・ミュラーは、ランタン系銅酸化物ペロブスカイトというセラミック材料において、臨界温度約35Kで超伝導を発見した。これは当時の従来の超伝導体の記録である約23Kを大幅に上回り、超伝導ははるかに低い温度に限られるという通説を覆し、高温超伝導の分野を切り開いた。

カーボンナノチューブ（CNT）は、単層炭素原子（グラフェン）のシートが巻き上げられた円筒状の分子です。単層カーボンナノチューブ（SWCNT）と多層カーボンナノチューブ（MWCNT）があります。その特性は、驚異的な引張強度（約100 GPa）、高い電気伝導率、高い熱伝導率など、非常に優れています。その電子特性（金属的または半導体的）は、キラリティ、すなわちグラフェン格子が巻き上げられる角度によって決まります。

金属有機構造体（MOF）は、金属を含むノード（二次構造単位、SBU）とリンカーと呼ばれる有機配位子から構成される結晶性多孔質材料です。これらの構成要素は自己組織化して、拡張された一次元、二次元、または三次元の配位高分子を形成します。金属とリンカーの選択によって、得られる構造体のトポロジー、細孔サイズ、および化学的機能が決定され、特定の用途に合わせて高度な調整が可能になります。