Nanopartículas, aglomerados de átomos de tamanho tipicamente entre 1 e 100 nanômetros, têm sido investigadas nas mais diversas áreas do conhecimento. As propriedades dessas minúsculas partículas podem ser controladas através de sua composição, tamanho e formato. Dessa forma, elas são adaptáveis a todo tipo de aplicação. Em especial, nanomateriais de múltiplas funções, como por exemplo, que combinam propriedades ópticas e magnéticas, são uma promessa em uma variedade de aplicações biotecnológicas, como tratamentos de câncer, diagnóstico, rastreamento, marcação e análise quantitativa de DNA, separação bioquímica e sensores e separadores de poluentes, entre outras.

Os veículos aeroespaciais – aviões, helicópteros, foguetes, espaçonaves, satélites e outros - são sujeitos a condições extremas de temperatura, pressão e carregamento mecânico durante sua operação. Dessa forma, os materiais e métodos de fabricação usados na indústria aeroespacial estão em constante evolução, sempre buscando o aumento da confiabilidade e a redução de peso sem sacrificar a performance mecânica.

O concreto é o material mais utilizado na construção civil e, consequentemente, um dos materiais mais consumidos pela humanidade. Ele pode fazer parte de praticamente todo tipo de construção, de residências a grandes obras de infraestrutura pública, como pontes e barragens. A resistência e a durabilidade do concreto dependem da proporção entre seus constituintes: o cimento Portland, areia, brita e água.

Peixes marinhos são considerados uma fonte de proteínas de alta qualidade, rica em aminoácidos essenciais, gorduras, vitaminas e vários elementos químicos essenciais como cálcio, ferro e selênio.  No entanto, a presença de elementos inorgânicos potencialmente tóxicos pode causar desde problemas neurológicos e endócrinos até o aumento da incidência de câncer.

A crescente concentração na atmosfera de gases do efeito estufa causada pela atividade humana é considerado o principal responsável pela elevação na temperatura média do planeta. Por isso, tem se intensificado a busca por alternativas aos combustíveis fósseis, como é o caso da transformação de biomassa proveniente da agricultura em combustíveis renováveis.

A busca por fontes limpas e renováveis de energia tem se intensificado nos últimos anos, em especial devido ao aumento da concentração na atmosfera de gases causadores do efeito estufa e a consequente elevação na temperatura média do planeta.

O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos mais rápidos e eficientes, melhores catalisadores para a indústria química, fontes alternativas de energia e tantas outras tecnologias depende cada vez mais da compreensão detalhada do comportamento dos materiais na escala nanométrica.

A fotônica é a ciência que investiga fenômenos relacionados à luz, como sua geração, transmissão e detecção. Suas aplicações podem ser encontradas nas mais variadas tecnologias que impactam diretamente nosso cotidiano: lasers utilizados em cirurgias, fibras ópticas para a transmissão de dados, e telas de TVs de alta definição e smartphones. Esses avanços são somente possíveis pelo conhecimento profundo da interação da luz com componentes eletrônicos supercompactos.

A combustão completa tanto de combustíveis fósseis quanto biocombustíveis gera dióxido de carbono ($\rm CO_2$) e água ($\rm H_2O$) como produtos finais. No entanto, nos motores de automóveis pode ocorrer a combustão incompleta dessas substâncias, gerando importantes poluentes, como monóxido de carbono ($\rm CO$), hidrocarbonetos, e óxidos de nitrogênio (como $\rm NO$ e $\rm NO_2$).

A Cana-de-açúcar é cultivada em diversos países ao redor do mundo para a produção, principalmente, de açúcar e álcool, obtidos do caldo extraído durante o processo de moagem. O bagaço fresco remanescente é um material rico em celulose e lignina, mas também em água. Mesmo com a extrema eficiência de operações do setor sucroalcoleiro, após todas as etapas de extração do caldo na moenda, o bagaço fresco ainda é composto por quase 50% de água. A presença dessa água remanescente no bagaço tem diversas consequências importantes.