Auto-organização molecular em biomateriais

Ímãs de terras raras são ímãs permanentes potentes feitos de ligas de elementos de terras raras. Desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980, os tipos mais comuns são os ímãs de neodímio (NdFeB) e os ímãs de samário-cobalto (SmCo). Eles são o tipo mais forte de ímãs permanentes disponíveis, produzindo campos magnéticos significativamente mais intensos do que os ímãs de ferrite ou alnico, o que permite a miniaturização e o melhor desempenho em diversas tecnologias. Nota: o termo "elemento de terra rara" é um equívoco histórico. Esses elementos não são excepcionalmente raros na crosta terrestre. O cério, o mais abundante, é o 25º elemento mais abundante, semelhante ao cobre. Mesmo o lutécio, a terra rara estável menos abundante, é quase 200 vezes mais comum do que o ouro. O rótulo "raro" surgiu porque esses elementos eram difíceis de separar.

Uma bateria de íon-lítio (Li-ion) é uma bateria recarregável na qual os íons de lítio se movem do eletrodo negativo (ânodo) através de um eletrólito para o eletrodo positivo (cátodo) durante a descarga, e retornam ao eletrodo negativo durante o carregamento. Ela utiliza um composto de lítio intercalado como material do cátodo e, tipicamente, grafite como ânodo. A alta reatividade do lítio permite uma alta densidade de energia.

O Índice de Brancura CIE é uma fórmula padronizada pela Comissão Internacional de Iluminação para quantificar a percepção de brancura. É calculado a partir dos valores triestímulo CIE (X, Y, Z) e das coordenadas cromáticas (x, y) da amostra e de uma fonte de iluminação de referência. A fórmula principal é [latex]W_{CIE} = Y + 800(x_n - x) + 1700(y_n - y)[/latex].

A norma ISO 5725 define exatidão como a combinação de veracidade e precisão. Veracidade é a proximidade da média de uma grande série de medições ao valor de referência aceito, quantificando o erro sistemático ou viés. Precisão é a concordância entre um conjunto de resultados, quantificando o erro aleatório. Portanto, a exatidão requer tanto alta veracidade quanto alta precisão.

O efeito lótus descreve a propriedade de autolimpeza das folhas da planta de lótus. Sua superfície é coberta por papilas microscópicas revestidas com cristais de cera epicuticular, criando uma superfície super-hidrofóbica. As gotas de água formam esferas com um alto ângulo de contato (θ > 150°) e um baixo ângulo de rolamento, recolhendo partículas de sujeira à medida que escorrem, limpando assim a folha.

A química reticular é o princípio de design dos MOFs, que envolve a montagem de blocos de construção moleculares predeterminados (nós metálicos e ligantes orgânicos) em estruturas extensas e ordenadas com topologias previsíveis. Uma demonstração fundamental desse princípio é a síntese de MOFs isorreticulares, onde a topologia da rede subjacente é mantida enquanto o tamanho dos poros é sistematicamente expandido pelo uso de ligantes orgânicos progressivamente mais longos.

As leis de escala dos MEMS descrevem como as forças e propriedades físicas mudam à medida que as dimensões do dispositivo diminuem para a microescala. Ao contrário do mundo macroscópico, dominado pela gravidade e inércia, os microdomínios são governados por forças de superfície, como tensão superficial, viscosidade e forças eletrostáticas. Por exemplo, a força gravitacional escala com o volume ([latex]L^3[/latex]), enquanto a força eletrostática escala com a área ([latex]L^2[/latex]), tornando-se relativamente mais forte em tamanhos menores.

Os ímãs de neodímio são o tipo mais forte de ímã permanente disponível comercialmente. São uma liga ternária de neodímio, ferro e boro, com a fórmula estequiométrica Nd₂Fe₁₄B. Sua imensa força magnética resulta da alta anisotropia magnética e magnetização de saturação do material, derivadas de sua estrutura cristalina tetragonal. No entanto, são frágeis, suscetíveis à corrosão e possuem uma baixa temperatura de Curie.

Um transistor de elétron único (SET, na sigla em inglês) é um dispositivo de comutação que utiliza o tunelamento controlado de elétrons para manipular o fluxo de elétrons individuais. Ele consiste em um ponto quântico (a "ilha") acoplado aos terminais de fonte e dreno por meio de junções de tunelamento e acoplado capacitivamente a um eletrodo de porta. Seu funcionamento se baseia no efeito de bloqueio de Coulomb, permitindo extrema sensibilidade e baixo consumo de energia.

Em 1986, Georg Bednorz e K. Alex Müller descobriram a supercondutividade em um material cerâmico, uma perovskita cuprato à base de lantânio, a uma temperatura crítica de aproximadamente 35 K. Isso era significativamente superior ao recorde de aproximadamente 23 K para supercondutores convencionais na época e quebrou a crença de que a supercondutividade estava restrita a temperaturas muito mais baixas, inaugurando o campo da supercondutividade de alta temperatura.

Os nanotubos de carbono (CNTs) são moléculas cilíndricas formadas por folhas enroladas de átomos de carbono de camada única (grafeno). Podem ser de parede simples (SWCNTs) ou de paredes múltiplas (MWCNTs). Suas propriedades são extraordinárias, incluindo resistência à tração excepcional (~100 GPa), alta condutividade elétrica e alta condutividade térmica. Seu comportamento eletrônico (metálico ou semicondutor) depende de sua quiralidade, ou seja, do ângulo de enrolamento da rede de grafeno.

As estruturas metalorgânicas (MOFs) são materiais porosos cristalinos construídos a partir de nós contendo metal (unidades de construção secundárias, SBUs) e ligantes orgânicos, conhecidos como conectores. Esses componentes se auto-organizam em polímeros de coordenação estendidos, unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. A escolha do metal e do conector determina a topologia, o tamanho dos poros e a funcionalidade química da estrutura resultante, permitindo um alto grau de ajuste para aplicações específicas.

A síntese solvotérmica é o método mais comum para produzir estruturas metalorgânicas (MOFs) cristalinas de alta qualidade. O processo envolve o aquecimento de uma solução do sal metálico e do ligante orgânico em um recipiente selado, como uma autoclave revestida com Teflon. A temperatura e a pressão elevadas facilitam a dissolução dos precursores e promovem a cristalização do produto MOF termodinamicamente estável ao longo de várias horas ou dias.

Uma característica definidora das estruturas metalorgânicas (MOFs) é a sua área de superfície interna e porosidade excepcionalmente elevadas. A estrutura cristalina ordenada cria poros e canais bem definidos, resultando em áreas de superfície Brunauer-Emmett-Teller (BET) que podem ultrapassar 7.000 m²/g. Este valor supera em muito o de materiais porosos tradicionais, como zeólitas ou carvões ativados, tornando a vasta superfície interna facilmente acessível para a adsorção molecular.