NANOHISTÓRIA : História da Nanotecnologia & Nanociência (N&N)

Em comparação com a História das demais técnicas (Metalurgia ou Edificações, entre outras) como também as demais ciências (Química, Física e Matemática), a história da Nanotecnologia e conseqüentemente da Nanociência é relativamente nova. São apenas 52 anos que se configuram num verdadeiro “BUM” tecno-científico. Sem dúvida, esta nova fase é uma Revolução que emerge com a força de romper com aquilo que chamamos de valores e leis clássicas da ciência. O conhecimento a partir da descoberta da “escala nano” mudou e está mudando a vida das pessoas.

As bases da N&N estão na história da ciência, uma vez que estas novas categorias só foram possíveis com a evolução das demais áreas do conhecimento. É importante lembrarmos, que às vezes ao longo do tempo, a humanidade fez o uso do “nanoconhecimento” sem mesmo tomar conta do que estavam fazendo. Quando os romanos misturaram cloreto de ouro (AuCl) com vidro (SiO₂) fundido para fazer vitrais na cor vermelha e rouge, eles estavam provocando um processo nanométrico sem estarem cientes disso, obtendo partículas de ouro (Au) nanométricas, as quais, em função do tamanho, refletem a luz de modo peculiar e belo.

Talvez, você esteja lendo este texto e se perguntando se já não existia, há milênios, uma disciplina que contempla a questão das moléculas e átomos, a disposição dessas estruturas e combinações prováveis de elementos, ou seja, a Química. Poderia realmente até associar a Nanotecnologia somente a Química devido à natureza do objeto de estudo, porém seria um engano terrível, já que a Nanotecnologia se preocupa em construir novas moléculas e novos materiais juntando os seus constituintes, átomo a átomo, de modo extremamente individualizado e com uma precisão fora do comum, preocupando se também em fazer o processo de miniaturização, que nada mais é que a diminuição da matéria para adquirir novas características.

A Química, sem dúvida alguma, já conseguia à muito tempo analisar, qualificar e construir substancias, porem isto se dava somente no campo macroscópico ou microscópico, onde a unidade de ponderação é o mol, quantidade de matéria que possui um número imenso de entidades conhecidas como Número de Avogadro (6,02x10²³). Então poderíamos até arriscar em dizer que a Química é responsável pela matéria coletivada. Daí o contraste com a N&N, que se preocupa com cada molécula, cada átomo. Deste modo, caro leitor, fica fácil de percebermos o porquê da criação de um novo nome para uma nova especialidade.

Não podemos negar que a base da N&N está nos modelos atômicos (domínio da Química), mas a série de descobertas que resultaram na grande revolução começará com James Cleck Maxwell (1831-1879), que propõe, a criação de uma entidade muito pequena conhecida como “Maxwell’s Demon” ( O demônio de Maxwell), capaz de manipular moléculas individuais, apesar de não ser Nanotecnologia propriamente dita, até porque ainda não existia esse termo, Cleck foi um dos primeiros a utilizar conceitos referentes a Nanotecnologia.

Richard Adolf Zgismondy (1865- 1929), fez um estudo detalhado de vários nanomateriais com tamanhos inferiores a 10 nm. Zgismondy foi também o primeiro a caracterizar o Nanômetro, o qual determinou como 10^-9m. Ele também foi o primeiro a construir um sistema de classificação baseado no tamanho de partículas dentro do espectro nanométrico.

Ainda no século XX, mais precisamente na década de 20, Irving Langmuir (1881- 1957) e Katherine B. Blodgett (1898-1979) introduziram o conceito de monolayer (monocamada), que consiste numa camada de material com a larguras de uma molécula. Langmuir ganhou o Premio Nobel da Química pelo seu trabalho. Já na década de 50, Derjaguin(1902- 1994) e Abrikosova (1928) realizaram as primeiras medições de forças da superfície.

Só em 1959 que realmente a possibilidade de manipulação de átomos realmente irá aparecer e ganhar consistência, a partir de uma palestra proferida na American Physical Society, em 29 de Dezembro do mesmo ano, pelo cientista Richard Feynman (1918 – 1988). O cientista ainda afirmou que :

“Há muito espaço lá embaixo” (“There is plenty of room at the bottom”).

Com esta frase ele queria dizer que, de posse do nosso conhecimento dos átomos, poderíamos deslocá-los e recombiná-los da maneira que quiséssemos. De fato, esse é o ideal perseguido pela Nanotecnologia até hoje. Dessa maneira, todos e qualquer átomos teriam afinidade química uns com os outros, no sentido de que pode sempre haver ligações químicas entre ele, de um tipo ou de outro, mais intensas ou menos intensas.

Se hoje, seu livro de química tem cerca de 500 páginas, somente com as combinações usuais e encontradas mais esporadicamente na Terra, imagine se fosse compilado em um livro todas as combinações feitas pela Nanotecnologia, imagine, o que será daqui a 50 anos, como estará o seu Feltre ou o livro da Marta Reis, quantas páginas terão? Um mol de páginas, talvez? O futuro irá nós dizer.

Feynman já imaginava um futuro de micro e nanomáquinas, na tentativa de antecipar o futuro, ele brincava:

“Quero oferecer um prêmio (...) de mil dólares ao primeiro fulano que conseguir fazer um motor eléctrico operativo – um motor eléctrico giratório que possa ser controlado por fora e, não contando com os fios condutores, tenha apenas 1/64 da polegada cúbica.”

Ele desafiava mais ainda em suas palestras:

“É minha intenção oferecer um prémio de mil dólares ao primeiro fulano que pegar na informação da página de um livro e a colocar numa área que é 25 000 vezes menor em escala linear de modo que possa ser lido por um microscópio electrónico”.

E ainda dizia categoricamente que:

"Os princípios da física não falam contra a possibilidade de se manipular as coisas átomo por átomo".

Feymann afirmou que há tanto lugar nessa pequena escala que, dominada a manipulação dos átomos individualmente, seria possível registrar tudo o que a humanidade escreveu até a presente data em um cubo de um décimo de milímetro de lado: ou seja, em um grão de poeira. Para ele seria possível escrever uma Enciclopédia de 25 volumes, em uma cabeça de alfinete. A prova completa de suas falas só não foi possível devido a falta de instrumentos necessários para isto, na época.

Em 1974, na Universidade de Ciência de Tóquio, Norio Taniguchi (1912- 1999) cria, define e formaliza o termo “Nanotechnology” da seguinte forma:

“A nanotecnologia consiste no processo de separação, consolidação e deformação de materiais átomo por átomo, ou moléculas por molécula.”

Avanços mais significativos não foram notados até o inicio de 1980, novamente devido a ausência de instrumentação pertinente para a nanomanipulação, como por exemplo, os microscópios de varredura por sonda (SPM), de varredura por Tunelamento (STM), de campo próximo (NFM) e de força atômica (AFM). Esses equipamentos têm feito a extensão dos nossos sentidos do tato e da visão, com eles é possível manipular materiais em escala nanométrica.

Ainda na década de 80 o termo foi reinventado pelo professor K. Eric Dexler (1955 ) do Massachuetts institute of Technoloy – MIT, principalmente em seu livro “engines of creation – The Coming Era of Nanotechnology”, em 1986. Em 1992 ele reacende o interesse por essa tecnologia no meio cientifico mundial.

Em 1985, o inglês Harold W. Kroto (1939) (Universidade de Sussex – Brighton, Inglaterra) juntamente com os americanos Robert F. Curl (1933) e Richard E. Smalley (1943 – 2005) (Universidade de Rice – Houston, Texas, EUA). Relatam a descoberta de mais uma forma alotrópica do carbono, sendo a primeira molecular: o Buckminsterfulereno (C₆₀), também chamado de fulereno C60. Os três cientistas receberam em 1996, o Nobel da Química, devido suas descobertas. Esta molécula, ficou muito conhecida devido sua beleza e versatilidade.

Quatro anos depois da descoberta do fulereno, já em 1989, a IBM surpreende mais uma vez o mundo. Ela consegue escrever a logomarca de sua empresa posicionando 35 átomos de Xenônio (Xe) sobre uma placa de zinco. Esta proeza só foi possível devido à evolução dos microscópios de varredura, os permitindo a mover átomos e examinar diversas outras propriedades do objeto estudado, incluindo: Estrutura eletrônica, propriedades ópticas, temperatura, constantes dielétricas e magnetismo.

Quando chega a década de 90, em 1991, Sumio Iijima (1939) descobre os nanotubos, forma de construção é feita basicamente por uma folha de carbono enrolada de modo a conectar suas extremidades formando um tubo. Os nanotubos estão revolucionando a Nanotecnologia devido sua resistência mecânica e propriedades singulares.

No final dos anos 90’s começam aparecer, no mercado, diversos produtos, equipamentos de esporte, vestimentas, ceras automotivas, peças em geral criados a partir de Nanotecnologia.

A partir daí, o uso dessa nova tecnologia se torna um status até mesmo de poder para os Estados, sendo a possibilidade de desenvolvimento para diversos países do mundo.