Na produção agrícola, diversos dos nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento das plantas são fornecidos ou suplementados através de fertilizantes. Alguns nutrientes, fósforo ($\rm P$) e potássio ($\rm K$), são necessários em grandes quantidades, mas obtidos de fontes minerais limitadas. Outros – como manganês ($\rm Mn$), cobre ($\rm Cu$) ou zinco ($\rm Zn$) – são necessários apenas em pequenas quantidades e sua aplicação excessiva pode ser tóxica para as plantas ou para importantes microrganismos presentes no solo. Por isso, há uma intensa busca por novos fertilizantes que permitam a entrega racional dos nutrientes necessários para a agricultura, evitando seu uso excessivo, ineficiente ou potencialmente nocivo ao ambiente.

A partir do momento em que uma proteína relacionada a alguma doença é identificada como alvo terapêutico, o estudo de sua estrutura tridimensional – as posições de cada um dos seus átomos e suas interações – permite entender a fundo sua ação no organismo e como um potencial fármaco deve ligar-se a ela. Dessa forma, é possível descobrir potenciais novos fármacos, ou entender o funcionamento de fármacos já conhecidos e aumentar sua efetividade.

A contaminação da atmosfera por gases e partículas sólidas afeta não só a saúde humana nos centros urbanos, como também o ecossistema como um todo. O gerenciamento da qualidade do ar depende de diversas ações, que vão desde o estabelecimento e regulamentação dos padrões de qualidade e de lançamento de poluentes até o monitoramento da qualidade do ar de determinada região. Os programas de monitoramento da qualidade do ar são capazes de indicar os níveis de poluentes na atmosfera e avaliar sua concordância com padrões estabelecidos pela legislação. No entanto, eles não são capazes de indicar a contribuição individual de cada fonte responsável pela emissão desses poluentes.

Estruturas biológicas complexas possibilitam desde a sobrevivência de minúsculos organismos marinhos como o plâncton até as funções vitais em nosso organismo. A morfologia desses sistemas tem fascinado tanto arquitetos quanto cientistas, e sua reprodução em escala nanométrica poderia ser muito útil para fins tecnológicos. Este tipo de estrutura já é considerado candidato para aplicações em catalise química, filtros de ar para eliminação de vírus, e membranas para purificação de água e separação de proteínas.

O desenvolvimento dos dispositivos eletrônicos na escala nanométrica depende da constante busca por materiais que possuam as características adequadas e que sejam também eficientes e baratos. Esse é o caso do grafeno, material formado por uma única camada de átomos de carbono obtida a partir de grafite. O grafeno é um condutor com excelentes propriedades ópticas e elétricas, e que podem ser facilmente alteradas pela aplicação de campos elétricos ou luz.

Nanopartículas, por seu tamanho extremamente reduzido e propriedades adaptáveis a todo tipo de aplicação, tem atraido a atenção das mais diversas áreas. As caracterísitcas dessas minúsuculas partículas podem ser controladas através de sua composição, tamanho e formato. Além disso, pela combinação de diferentes materiais, é possível combinar diferentes propriedades em um mesmo tipo de nanopartícula ou fazer novas propriedades surgirem.

O Brasil é um país pioneiro na exploração de petróleo em águas profundas e uma grande quantidade desse combustível fóssil se encontra armazenado no espaço poroso de rochas carbonáticas, especialmente na camada do pré-sal. Essas rochas são muito heterogêneas e têm sistemas complexos de poros, o que traz grandes desafios na extração de óleo e gás. Após a perfuração de um reservatório de petróleo ou gás, a pressão natural de seu interior faz com que o conteúdo flua naturalmente até a superfície, onde esse fluído é coletado e direcionado para um navio-tanque. No entanto, poucos anos após a abertura desse poço, a quantidade de óleo extraído diariamente tende a diminuir devido à queda na pressão interna do poço.

Do ponto de vista bioquímico, somos um conjunto complexo de reações químicas interligadas. As moléculas que compõem nosso organismo estão em constante transformação, e é isso que torna possível que obtenhamos energia dos alimentos, que regeneremos danos aos nossos tecidos e sintetizemos os compostos necessários para a vida. Essas modificações ocorrem, geralmente, com auxílio de outras moléculas chamadas enzimas, que promovem e aceleram reações químicas sem serem consumidas durante o processo.

A compreensão completa do funcionamento do cérebro, de seu desenvolvimento e eventual degeneração, depende da avaliação do número de neurônios, sua organização espacial e a forma como se conectam uns com os outros. No entanto, esse estudo da arquitetura cerebral no nível de células individuais ainda é um grande desafio na neurociência.

Apesar do avanço recente na produção de veículos elétricos, e da perspectiva futura de veículos movidos a hidrogênio, a substituição da frota de veículos a combustão de combustíveis fósseis ainda deve demorar muitos anos. Enquanto isso, o número de veículos continua a crescer, e não só as políticas públicas devem ser adequadas a essa realidade, como também novas tecnologias que permitam diminuir a liberação de poluentes na atmosfera precisam ser desenvolvidas.