segunda-feira, 28 de março de 2011

BEM-VINDOS AO MUNDO NANO!

Pouco tem-se discutido – especialmente no ambiente de Ensino Médio - acerca da nanotecnologia e da nanociência. Não obstante, pode-se constatar, seja ao ler um jornal, revista, ou ainda assistindo a um noticiário, que palavras contendo “nano” surgem naturalmente como se fossem utilizadas pelas pessoas de forma corriqueira.

Relembrando Conceitos Químicos

O retomar de alguns conceitos químicos, ainda que básicos, faz-se necessário mesmo frente à profundidade do assunto em pauta. Indo à teoria atômica, vem à memória o conceito de que tudo se constitui por átomos. Embora o estudo em química esteja baseado nessa teoria, não se pode dizer que ela seja uma verdade incondicional, mas um estudo rigoroso fundamentado em indícios físicos e elaborados cálculos matemáticos.

De forma simplificada, o átomo é constituído por núcleo e eletrosfera, nesta se encontram os elétrons (δ-) e, naquele, prótons (δ+) e nêutrons. Sendo o número de prótons igual ao de elétrons quando o átomo está eletricamente estável; um elemento químico diferencia-se dos demais em função do seu número de prótons (Z – número atômico). Átomos se agrupam - por meio das ligações químicas – formando moléculas, muitas das quais podem exercer, entre si, forças chamadas intermoleculares, que são menos intensas se comparadas às ligações químicas.

É partindo dessas ideias que se passa a raciocinar em termos de diferentes escalas, e sobre o que o estudo de partículas em cada uma destas pode proporcionar. Materiais nanoparticulados (constituídos por nanopartículas) apresentam propriedades diferentes dos materiais macroscópicos e dos particulados (da ordem de mícron). Ainda não há uma definição firmada sobre o tamanho das nanopartículas, mas, ao que parece, grande parte dos cientistas aceitam como nanométricas as partículas que apresentam dimensões menores que 100 nm; sendo que a escala nanométrica tem ordem de grandeza entre 10-7 e 10-9 metros.

NanoNotícias 2011

Chip neural usa tubos semicondutores para domar neurônios

A técnica abre caminho para as interfaces neurais, que visam interligar equipamentos eletrônicos ao corpo humano, por exemplo, para o controle de próteses e membros artificiais. 23/03/2011 Leia mais...

Agulha mais fina do mundo vai para o Guinness Book

A "agulha", que é na verdade uma ponta de microscópio eletrônico, acaba de ser aceita pelo livro dos recordes como o objeto mais afiado já construído pelo homem. 17/03/2011 Leia mais...

Microscopia 3D revela detalhes inéditos de células vivas

A técnica "fatia a luz", permitindo iluminar apenas a parte da célula viva que está em foco. Veja o vídeo. 10/03/2011 Leia mais...

Criado primeiro simulador quântico

Os computadores atuais não conseguem lidar com a quantidade de cálculos necessários para simular os fenômenos quânticos, o que demonstra a importância desta nova ferramenta. 04/03/2011 Leia mais...

Microscópio óptico enxerga vírus pela primeira vez

Cientistas criaram um novo microscópio que quebra o recorde de menor objeto que o olho humano consegue ver, superando o limite da difração da luz. 02/03/2011 Leia mais...

Batata quente quântica troca menor unidade possível de energia

Como a troca de energia equivale à troca de informações, esses osciladores acoplados poderão ser usados para transferir dados codificados em fótons em um computador quântico. 25/02/2011 Leia mais...

Microscópio com lente líquida enxerga dentro da pele

A equipe substituiu a lente tradicional de cristal, usada nos microscópios ópticos, por uma lente líquida, que pode ter seu foco ajustado continuamente. 22/02/2011 Leia mais...

Bioeletrônica: nanotransístor é conectado a molécula de DNA

Bastou que os transistores atingissem um nível de miniaturização adequado para que os cientistas começassem a fazer a conexão direta entre o biológico e o eletrônico. 15/02/2011 Leia mais...

Menor trem do mundo viaja em trilhos de DNA

O trem molecular viaja em seu trilho formado por uma molécula de DNA desenrolada, onde os pares de base funcionam como dormentes. 07/02/2011 Leia mais...

Propriedades elétricas do grafeno são controladas com luz

A descoberta, que vem aumentar as incríveis vantagens do grafeno, abre caminho para a criação de dispositivos optoeletrônicos e sensores altamente sensíveis. 02/02/2011 Leia mais...

Cientistas criam uma mola-écula

Este pode ser o primeiro caso de criação de um objeto molecular, uma estrutura funcional formada por uma única molécula, uma das promessas clássicas da nanotecnologia. 31/01/2011 Leia mais...

Nanotubo de carbono controla spin de elétrons

A descoberta abre caminho para um controle sem precedentes sobre o spin dos elétrons e pode ter um grande impacto sobre a nanoeletrônica baseada no spin. 26/01/2011 Leia mais...

Uso prático do grafeno não será tão fácil quanto se imaginava

Basta que as camadas de grafeno sejam colocadas sobre um substrato, algo essencial para a criação de componentes eletrônicos, para que algumas de suas maravilhosas propriedades desapareçam. 24/01/2011 Leia mais...

Filme mais rápido do mundo é registrado em hologramas

A técnica usa um laser de raios X para inaugurar a era dos "filmes moleculares", que visualizarão moléculas e reações químicas em tempo real. 20/01/2011 Leia mais...

Cientista afirma ter teletransportado moléculas de DNA

Prêmio Nobel de Medicina em 2008 afirma ter teletransportado moléculas de DNA para água pura. 17/01/2011 Leia mais...

Maior molécula sintética já construída tem formato de árvore

O feito é um passo importante rumo à criação de objetos complexos, capazes de interagir entre si, formados por uma única molécula. 11/01/2011 Leia mais...

Nanocanais abrem oportunidades gigantescas

Se você se lembrar que os chips mais modernos estão usando a tecnologia de 45 nanômetros, entenderá o significado da construção de nanocanais de 2 nanômetros. 03/01/2011 Leia mais...

Nanotecnologia para os professores do CAp-COLUNI


"Sobre nanotecnologia... Não tenho quase nada de leitura e conhecimento, o que sei é o senso comum mesmo, tendo em vista meus conhecimentos fragmentados, seria
uma tecnologia muito avançada, que lida com microchips, palavra-chave sobre o assunto, coisas minúsculas. Usada em situações de perigo, na captação de fotos, não sei direito quais são as aplicações no meu dia-a-dia, a não ser nas coisas como marca-passo, próteses, como vi numa série ontem mesmo, CSI, sobre um microchip num marca-passo. Enfim, o beneficio, numa proximidade da vida cotidiana seria isso, em prol da saúde.” Ofélia Maria Imaculada, professora de Língua Portuguesa.

“Só a questão de espaço que me vem à cabeça.” Severina Sales, professora de geografia.

“Uso da tecnologia para desenvolver novas potencialidades para a sociedade. Reduzindo o tamanho, mantendo um padrão pequeno, como o meu ciclo computador, de bike, cateye.” Leomar Tiradentes, professor de geografia.

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 (
Q
uímica, 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.