La necessità di funzionalità migliorate in ambienti estremi sta alimentando l'interesse per le ceramiche ad alta entropia. Fatta eccezione per la scoperta computazionale dei carburi ad alta entropia, eseguita con il descrittore della capacità di formare entropia, la maggior parte dell'innovazione è stata lentamente guidata da mezzi sperimentali. Pertanto, il progresso nel campo richiede contributi più teorici.
Sebbene i nanocristalli con forme poliedriche ben definite possano essere assemblati in reticoli ordinati con lunghi linker di DNA, i linker di grandi dimensioni spesso non preservano la forma dell'impaccamento. I ricercatori hanno dimostrato che il posizionamento di un distanziatore flessibile tra il filamento di ancoraggio rigido del DNA e l'estremità adesiva del DNA a filamento singolo disaccoppia il legame delle estremità adesive dalla forma del nanocristallo. Questo approccio consente agli elementi costitutivi poliedrici imperfetti di assemblarsi in strutture altamente ordinate che riempiono lo spazio e ai nanocristalli che non riempiono lo spazio di co-confezionarsi come forme complementari.
I sistemi olfattivi biologici sono altamente sensibili e selettivi e spesso superano i sensori chimici ingegnerizzati in ambienti altamente complessi e dinamici. Di conseguenza, c’è molto interesse nell’utilizzo di sistemi biologici per costruire sensori. Tuttavia, gli approcci per leggere le informazioni dai sistemi biologici, in particolare i segnali neurali, tendono a non essere ottimali a causa del numero di elettrodi che possono essere utilizzati e della posizione in cui questi possono essere posizionati.
Sebbene lo screening con tomografia computerizzata a basso dosaggio migliori la sopravvivenza del cancro del polmone nei gruppi a rischio, la disuguaglianza rimane nella diagnosi del cancro del polmone a causa dell’accesso limitato e degli alti costi delle infrastrutture di imaging medico. Utilizzando una nuova tecnologia sviluppata al MIT, diagnosticare il cancro ai polmoni potrebbe diventare facile come inalare sensori di nanoparticelle e quindi eseguire un test delle urine per rivelare se è presente un tumore.
La corta lunghezza d'onda di De Broglie e l'interazione forte consentono agli elettroni liberi di sondare strutture ed eccitazioni nei materiali e nelle biomolecole. Recentemente, le interazioni elettrone-fotone hanno consentito nuovi schemi di manipolazione ottica per i fasci di elettroni. Quando la luce attraversa un materiale, spesso si comporta in modi imprevedibili. Questo fenomeno è oggetto di un intero campo di studio chiamato “ottica non lineare”, che ora è parte integrante dei progressi tecnologici e scientifici dallo sviluppo del laser e dalla metrologia della frequenza ottica, all’astronomia delle onde gravitazionali e alla scienza dell’informazione quantistica.
Mazze da golf ad alte prestazioni e ali per aeroplani sono realizzate in titanio, resistente come l'acciaio, ma pesante circa la metà. Queste proprietà dipendono dal modo in cui gli atomi di un metallo sono legati, ma i difetti che insorgono nel processo di fabbricazione fanno sì che questi materiali siano resistenti solo una minima parte di quello che teoricamente potrebbero essere.
I materiali bidimensionali, spessi solo pochi atomi, possono esibire proprietà incredibili, come la capacità di trasportare la carica elettrica in modo estremamente efficiente, che potrebbe aumentare le prestazioni dei dispositivi elettronici di prossima generazione. Ma l’integrazione dei materiali 2D in dispositivi e sistemi come i chip dei computer è notoriamente difficile. Queste strutture ultrasottili possono essere danneggiate dalle tecniche di fabbricazione convenzionali, che spesso si basano sull’uso di sostanze chimiche, alte temperature o processi distruttivi come l’incisione.
Esiste una fonte di energia in gran parte non sfruttata lungo le coste del mondo: la differenza di salinità tra l’acqua di mare e l’acqua dolce. Un nuovo nanodispositivo può sfruttare questa differenza per generare energia. L’inizio della corrente elettronica in una membrana di silicio drogato indotta dall’interazione di Coulomb a lungo raggio degli ioni che fluiscono attraverso un canale nanofluidico è stabilita da un approccio computazionale e analitico combinato basato sulla tecnica della funzione di Green e sul formalismo di trasporto di Boltzmann.
Cosa succede quando piccole molecole prodotte in laboratorio si trovano all'interno di cellule umane? Come si comportano? Per una di queste la risposta arriva da uno studio pubblicato sulla rivista Advanced Materials (1), firmato da un team di ricerca guidato dall'Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isof) di Bologna e svolto in collaborazione con diversi gruppi Cnr, il Politecnico di Milano, l'Università di Bologna e l'Istituto Italiano di Tecnologia (Iit, sedi di Milano e Pisa).
L'usura causata da reiterata sollecitazione nei metalli comporta un cedimento graduale attraverso la propagazione incrementale di micro crepe sotto carico meccanico ripetitivo. Nelle applicazioni strutturali, l'usura rappresenta fino al 90 per cento dei guasti in servizio. La prevenzione dell'usura si basa sull'implementazione di ampi fattori di sicurezza e su una sovraprogettazione inefficiente.