O que é a nanotecnologia?
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| Nanoferramentas |
Se numa selecção aleatória de cientistas, engenheiros, investidores e público em geral se perguntar o que é nanotecnologia, receberemos uma série de respostas tão ampla como a nanotecnologia em si. Para muitos cientistas, não é nada surpreendentemente novo, na verdade temos vindo a trabalhar em escala nanométrica há décadas, por meio de microscopia electrónica ou microscopia de varredura da sonda ou simplesmente desenvolvendo e analisando películas muito finas. No entanto, para a maioria dos outros grupos, a nanotecnologia significa algo muito mais ambicioso, submarinos em miniatura na corrente sanguínea, pequenas engrenagens e rodas dentadas feitas de átomos, elevadores espaciais feitos de nanotubos e a colonização do espaço.
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| O robô nesta ilustração nada pelas artérias e pelas veias usando um par de apêndices na cauda |
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| Designers da nanorrobótica procuram nos organismos microscópicos a inspiração para propulsão |
A nanotecnologia é muito diversificada, variando de extensões da física dos aparelhos convencionais até abordagens completamente novas baseadas em auto-montagem molecular, de desenvolvimento de novos materiais com dimensões na escala nanométrica até à investigação da possibilidade do controlo directo da matéria em escala atómica.
Num certo sentido, a nanotecnologia é a continuação natural da revolução de miniaturização a que temos assistido na última década, onde a microengenharia e as tolerâncias de milionésimo de metro (10-6 m) se tornaram comuns, por exemplo, nas indústrias automóvel e aeroespacial permitindo a construção de veículos e aviões com maior qualidade e segurança.
Foi a indústria informática que foi forçando os limites da miniaturização e muitos dos dispositivos electrónicos que vemos hoje têm características nano que devem a sua origem à indústria dos computadores - como câmaras, leitores de CD e DVD, sensores de pressão dos airbags e impressoras a jacto de tinta.
A nanotecnologia é fundamentalmente uma ciência dos materiais que tem as seguintes características:
- Pesquisa e desenvolvimento ao nível molecular ou atómico, com comprimentos que variam entre cerca de 1 a 100 nanómetros;
- Criação e utilização de sistemas, dispositivos e estruturas que têm funções especiais ou propriedades por causa de seu pequeno tamanho;
- Capacidade de controlar ou manipular a matéria em escala molecular ou atómica.
Não há dúvida que a nanotecnologia vai ser o futuro, e todos os estudos estão a tentar diversificar a tecnologia a partir de materiais com dimensões na escala nanométrica para materiais em dimensões de escala atómica. Alguns novos métodos, como a auto-montagem molecular, foram desenvolvidos para tornar isso possível. Pode até haver um futuro em que todas as necessidades comuns básicas, como comida, abrigo e até mesmo diamantes caros sejam feitos por nano robôs.
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| Nanorobôs perfuradores (imagem por Erik Viktor) |
O que é a nanoescala?
A palavra “nanotecnologia” vem do grego “nano” que significa "anão". Um nanómetro é um bilionésimo de um metro, o que é minúsculo, apenas o comprimento de dez átomos de hidrogénio. Apesar de um metro ser definido pela International Standards Organization como "o comprimento do trajecto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 de um segundo" e um nanómetro ser, por definição, 10-9 de um metro, isto não ajuda os cientistas a comunicar a nanoescala aos não-cientistas.
Embora os cientistas tenham vindo a manipular a matéria em nanoescala há séculos, chamando-lhe física ou química, só com a nova geração de microscópios que foi inventada nos anos oitenta é que o mundo dos átomos e moléculas pode ser visualizado e manipulado. Está na natureza humana relacionar tamanhos por referência a objectos do quotidiano, e a definição de nanotecnologia mais comum é em relação à largura de um cabelo humano.
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| Exemplos de nanoescala |
A fim de compreender o mundo incomum da nanotecnologia, precisamos ter uma ideia das unidades de medida envolvidas. Um centímetro é um centésimo de um metro, um milímetro é um milésimo de um metro, e um micrómetro é um milionésimo de um metro, mas todas essas unidades ainda são enormes em comparação com a escala nanométrica. Um nanómetro (nm) é um bilionésimo de um metro.
Ao invés de pedir a alguém para imaginar 1/1.000.000 ou um bilionésimo de alguma coisa, o que poucas pessoas sãs podem realizar com facilidade, relacionar a nanotecnologia com átomos muitas vezes faz com que o nanómetro seja mais fácil de imaginar. Isto mostra claramente o quão pequeno é um nano. É ainda menor que o comprimento de onda da luz visível e um centésimo de milésimo da largura de um cabelo humano. Mas ainda é grande quando comparado à escala atómica. Vamos comparar as diferentes unidades em relação aos metros.
1 centímetro - 100º de um metro
1 milímetro - 1.000º de um metro
1 micrómetro – 1.000.000º de um metro
1 nanómetro – 1.000.000.000º de um metro
Apesar de ser tão pequeno, um nanómetro ainda é grande em comparação com a escala atómica. Um átomo tem um diâmetro de cerca de 0,1 nm. O núcleo de um átomo é muito menor - cerca de 0,00001 nm.
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| Nanoescala |
Geralmente, a nanotecnologia lida com estruturas de tamanho entre 1 a 100 nanómetros em pelo menos uma dimensão, e envolve o desenvolvimento de materiais ou dispositivos dentro desse tamanho. Os efeitos da mecânica quântica são muito importantes nessa escala, que é na esfera quântica. Maior do isto, é a microescala, e menor é a escala atómica.
Referências:
HowStuffWorks
Nanotechnology Now
YouTube
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