O que é a nanotecnologia?

O que é a Nanotecnologia?


A Nanotecnologia é o estudo do controlo da matéria, à escala atómica e molecular. Geralmente, a Nanotecnologia trabalha com estruturas com o tamanho de 100 nanómetros ou menos, e envolve desenvolver materiais ou aparelhos dentro desse tamanho.
A Nanotecnologia é muito diversificada, e vai desde extensões convencionais da física de aparelhos a aproximações completamente novas, baseadas na auto-montagem das moléculas, desde o desenvolvimento de novos materiais com dimensões reduzidas à nano escala.




Animação de uma BuckyBall

História da Nanotecnologia

História da Nanotecnologia



James Cleck Maxwell foi o primeiro a mencionar alguns dos distintos conceitos da nanotecnologia (apesar de não ter atribuído esse nome). Em 1867, Maxwell propôs, como uma experiência, a criação de uma entidade muito pequena conhecida como “Maxwell’s Demon” (O Demónio de Maxwell), capaz de manipular moléculas individuais.

As primeiras observações e médicos de nano-partículas foram feitas durante a primeira década do século XX,. A maior parte delas estão associadas a Richard Adolf Zsigmondy, que fez um estudo detalhado de vários nanomateriais com tamanhos inferiores a 10 nm. Zsigmondy foi também o primeiro a caracterizar o Nanometro, o qual determinou como 1/1,000,000 de um milímetro. Zsigmondy também deselvolveu o primeiro sistema de classificação baseado no tamanho das partículas, dentro do alcance do Nanometro.

Durante o século XX houveram muitos desenvolvimentos na caracterização de nanomateriais e não só.
Na década de 20, Irving Langmuir e Katherine B. Blodgett 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.
Na década de 50, Derjaguin e Abrikosova realizaram as primeiras medições de forças da superfície.

O termo “nanotecnologia” só se começou a usar a partir de uma conferência de um físico famoso, o norte-americano Richard Feynman, em 1959.
Richard Feynman imaginava um futuro de micro e nanomáquinas. Ele ofereceu prémios a quem conseguisse concretizar esse futuro. Ele estava disposto a pagar para o ver surgir mais rapidamente.

Em 1989 Donald Eigler e um grupo de colaboradores da maior empresa de computadores do mundo, a IBM, fizeram um logotipo dessa empresa utilizando 35 átomos de xénon depositados sobre uma superfície de prata.


Têm havido muitos estudos sobre os princípios de auto-montagem de moléculas e também muitas descobertas que servem como bases cientificas para o que hoje conhecemos como Nanotecnologia.

Bucky Ball e Nanotubos

Bucky Ball e Nanotubos



A Bucky Ball e os Nanotubos são as aplicações mais conhecidas da nanotecnologia, e também as mais simples.



► Bucky Ball

A Bucky Ball e a molécula mais redonda e mais simétrica que o Homem conhece.
Também conhecida por Buckministerfullerine (Nome do arquitecto R. Buckminister Fuller, que desenhou uma cúpula geodésica com a mesma simetria fundamental), a Bucky Ball continua-nos a surpreender com as suas propriedades e potencialidades.





► Nanotubos
Os nanotubos são estruturas cilíndricas formadas por átomos de carbono. Possuem alta resistência a tensão mecânica e, dependendo da orientação da sua rede cristalina, os nanotubos podem ser condutores ou semi-condutores, podendo ter aplicações em circuitos micro e nano electrónicos.
Os nanotubos são muito bons condutores de calor.



Vantagens da Nanotecnologia


Vantagens da Nanotecnologia


A tecnologia não é a solução para tudo. Contudo, pode ser muito útil para resolver muitos tipos de problemas.
Se as pessoas pudessem viver em habitações condignas, com melhores sistemas de saneamento, a saúde sairia beneficiada.
Um sistema de agricultura e indústria eficiente pouparia água, terras, materiais e trabalho, e por sua vez, reduziria a contaminação.
O acesso à informação, à educação e à comunicação oferece outras oportunidades de melhorar, de aumentar a eficiência económica, e de implantar o governo participativo.
Uma energia económica e fiável é vital para o uso de outras tecnologias e oferece outras vantagens. Nos dias de hoje, a produção distribuída é à base da tecnologia, a qual requer muitas máquinas e materiais especializados, e mão-de-obra altamente qualificada. Desenvolver uma base tecnológica apropriada numa zona empobrecida é um processo difícil e lento.
Na verdade, a produção molecular ou fabricação molecular necessita de uma mão-de-obra especializada,embora nao precise de uma grande infra-estrutura. Uma única nano fábrica, com uma fonte química e uma fonte de energia, poderia produzir uma grande variedade de produtos úteis e fiáveis, inclusive poder-se-ia utilizar a nano fábrica para duplicar a infra-estrutura de fabricação em questão de horas. Por isso, as nano fábricas e muitos dos seus produtos suportam a tecnologia apropriada para qualquer situação.

Riscos da nanotecnologia

Riscos da nanotecnologia

Partículas com dimensões de um décimo da largura de um fio de cabelo, moldadas ao gosto do fabricante, são a base da nanotecnologia. Diante da disseminação da nanotecnologia, alguns pesquisadores começam a tentar estimar se há algum risco para a nossa saúde ou para a natureza.Nos últimos meses, alguns pesquisadores vêm se perguntando o que acontece com o material “nano” quando é descartado na natureza. O físico Andrew Maynard, do Centro Internacional Woodrow Wilson, em Washington, suspeita que algumas substâncias podem ser nocivas. "Alguns elementos da tabela periódica tornam-se explosivos quando reduzidos a dimensões ‘nano’", diz Maynard. Segundo ele, sinais electrónicos em frequências específicas provocam explosões em pequenas estruturas de silício usadas para a fabricação de componentes electrónicos.
Um dos focos dos investigadores são as nanopartículas usadas em produtos cosméticos. Certos cremes contêm nanocápsulas com produtos químicos. Outros usam versões “nano” de materiais tradicionais nas farmácias, como compostos para pele feitos com partículas superfinas de sílica. Ou filtros solares com nanopartículas de óxido de zinco. A grande novidade na cosmética, no entanto, são esferas microscópicas de átomos de carbono, as buckyballs. Os fabricantes de cosméticos afirmam que essas esferas podem ajudar a retardar o envelhecimento da pele. Os cientistas temem que essas partículas, em alguns casos menores que os glóbulos vermelhos do sangue, possam atravessar a pele. A pesquisadora Sally Tinkle, do Instituto Nacional de Ciências Ambientais da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, descobriu que pelo menos algumas nanopartículas podem passar da camada externa da pele. Haveria o risco de interacção com o sistema imunológico.
Já se sabe que inalar alguns tipos de poeira pode gerar problemas pulmonares em humanos e animais. O amianto, particularmente, é altamente tóxico. “O problema é que alguns materiais feitos com nanofibras de carbono, como raquetes de ténis, rato de computadores e roupas desportivas, têm estruturas parecidas com as fibras do amianto”, diz Sally. Segundo ela, o quartzo em escala nano pode se espalhar pelo ar no processo de reciclagem dos produtos. “Essas partículas fazem mal aos brônquios e podem causar cegueira.” A indústria cosmética afirma que faz testes rigorosos. Mas a FDA, a agência americana que regula remédios e alimentos, não tem regras para os nanos.O cenário é parecido com a emergência da tecnologia transgênica, em meados da década de 90. A mistura de genes anunciava uma geração de plantas com maior nutrição e produtividade. Mas a revolução agrícola ainda tem seu potencial limitado por uma mistura de falta de transparência das empresas, oportunismo de ONGs ambientalistas, desinformação pública e omissão dos governos. A tão anunciada revolução nanotecnológica pode correr o mesmo risco.

Contributos da Nanotecnologia

Contributos da Nanotecnologia


A Nanotecnologia pode contribuir para diversas áreas, tais como:


Medicina: A nanotecnologia molecular terá um grande impacto no campo da medicina em geral. Dada a complexidade do mundo da medicina, tardarão em evidenciar-se todos os benefícios da nanotecnologia nesse campo. No entanto, alguns destes chegarão de forma imediata.As ferramentas de investigação e a prática da medicina serão menos dispendiosas e mais potentes. Contaremos com sistemas de investigação e diagnóstico mais eficazes, o que permitirá uma capacidade de resposta mais rápida perante novas doenças.


Resolver conflitos sociais: Nos dias de hoje, a pobreza material, os problemas sanitários e a ignorância originam uma grande parte dos problemas sociais.
A fabricação molecular poderia eliminar a pobreza material ou, no mínimo, o nível de pobreza no que vivem tantas pessoas no mundo actual. A nanotecnologia molecular não eliminaria os conflitos sociais. No entanto, poderia eliminar muitas das causas dos problemas sociais que contribuem para a existência dos conflitos.



Ambiente:

-Energia solar: Nos dias de hoje, a maior fonte de energia provém da queima de carburantes que contêm carvão. Este processo apresenta-se pouco eficiente, não renovável, e para além disso, têm efeitos secundários prejudiciais para o meio ambiente. A geração de electricidade solar depende da conversão fotovoltaica ou da concentração de luz solar directa.
Os sistemas de detecção solar podem usufruir de computadores baratos e processadores compactos. A energia pode ser armazenada de forma eficiente durante alguns dias em volantes de inércia relativamente grandes, feitos de diamante fino ao peso de água. Sistemas mais pequenos de armazenamento de energia podem ser construídos com molas de diamante, e oferecem uma densidade de energia semelhante ao armazenamento de combustível químico, muito maior do que as baterias actuais.

-Estufas: Com a transformação da actividade agrícola em estufas poder-se-ia recuperar muita da água utilizada através da desumidificação do ar residual, do tratamento e da reciclagem de "runoff" (escorrimento superficial) com equipamentos baratos desenvolvidos através da nanotecnologia.
Com a nanotecnologia poder-se-ia construir estufas, com ou sem isolamento térmico, a um custo muito reduzido.
Uma transformação do sector agrícola com a ajuda da nanotecnologia faria com que as estufas permitissem uma grande redução do consumo de água, do uso de terrenos e da escassez de alimentos provocada por razões meteorológicas.