Há uma convergência multidisciplinar sem precedentes de cientistas dedicados a estudar um mundo tão pequeno que nós não conseguimos ver - mesmo com a luz de um microscópio. Esse mundo é o campo da nanotecnologia, o reino dos átomos e das nanoestruturas. A nanotecnologia é tão nova que ninguém sabe ao certo o que virá dela. Mesmo assim, predições variam da capacidade de reproduzir coisas como diamantes e comida ao mundo sendo devorado por nanorrobôs que se replicam sozinhos.
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| (Fonte: ibr-online) |
Para entender 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 micrometro é um milionésimo de um metro, mas todas essas ainda são grandes comparadas à nanoescala. Um nanômetro (nm) é um bilionésimo de um metro, menor que o comprimento de onda da luz visível e um centésimo de milésimo da largura de um fio de cabelo humano.
Mesmo sendo tão pequeno quanto é, um nanômetro ainda é grande comparado à escala atômica. Um átomo tem um diâmetro de cerca de 0,1 nm. O núcleo de um átomo é muito menor - cerca de 0,00001 nm. Átomos são os blocos de construção de toda a matéria no nosso Universo. Você e tudo o mais à sua volta são feitos de átomos. A natureza aperfeiçoou a ciência da fabricação de matéria em nível molecular. Por exemplo, nossos corpos são montados de uma maneira específica por milhões de células vivas. As células são as nanomáquinas da natureza. Na escala subatômica, os elementos estão no seu nível mais básico. Na nanoescala, potencialmente nós podemos colocar esses átomos juntos para fazer quase qualquer coisa.
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| Relações de medidas nanométricas (Fonte: cienciahsw) |
Em um seminário chamado Small Wonders: The World of Nanoscience (Pequenas Maravilhas: O Mundo da Nanociência), Horst Störmer, ganhador do prêmio Nobel, disse que a nanoescala é mais interessante que a escala atômica porque é o primeiro ponto onde podemos montar algo - pelo menos até começarmos a juntar os átomos e fazermos alguma coisa útil.
Neste artigo, vamos aprender o que a nanotecnologia significa nos dias de hoje e que futuro da nanotecnologia ela nos reserva. Também veremos os riscos potenciais do trabalho em nanoescala.
O mundo em nanoescala
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| (Fonte: cienciahsw) |
Os especialistas às vezes discordam sobre o que constitui a nanoescala, mas em geral, você pode pensar em nanotecnologia lidando com quaisquer medidas entre 1 nm e 100 nm. Maior que isso é micro-escala, e menor que isso é escala atômica.
A nanotecnologia está rapidamente se tornando um campo intermultidisciplinar. Biólogos, químicos, físicos e engenheiros estão envolvidos no estudo de substâncias à escala nanométrica. Störmer espera que as diferentes disciplinas desenvolvam uma linguagem comum e se comuniquem entre si. Só então, ele diz, nós efetivamente ensinaremos nanociência, já que você não pode compreender o mundo da nanotecnologia sem uma base sólida em múltiplas ciências.
Um dos aspectos excitantes e desafiadores da nanoescala é o papel que a mecânica quântica representa nela. As regras da mecânica quântica são muito diferentes da física clássica, o que significa que as substâncias à nanoescala podem, às vezes, contradizer o senso comum ao comportar-se de forma errática. Você não pode andar até uma parede e imediatamente se teleportar para o outro lado, mas à escala nanométrica um elétron pode - isso é chamado tunelamento de elétrons. Substâncias que são isolantes (elas não podem carregar corrente elétrica), podem se tornar semicondutoras quando reduzidas à nanoescala. Pontos de derretimento podem mudar devido a um aumento da área de superfícies. Muito da nanociência exige que você esqueça o que você sabe e comece a aprender tudo de novo.
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| Engenheiro da Intel observa bolacha de silício contendo vários chips de 45 nanômetros (Fonte: cienciahsw) |
Então o que isso tudo quer dizer? No momento, isso significa que os cientistas estão experimentando com substâncias à nanoescala para aprender sobre suas propriedades e como nós poderemos ser capazes de tirar vantagem delas em várias aplicações. Os engenheiros estão tentando usar nanofios para criar microprocessadores menores e mais poderosos. Médicos estão procurando formas de usar as nanopartículas em aplicações médicas. Temos ainda um longo caminho a percorrer antes que a nanotecnologia domine os mercados da tecnologia e da medicina.
À nanoescala, os objetos são tão pequenos que não podemos vê-los - mesmo à luz do microscópio. Os nanocientistas têm de usar ferramentas como microscópio de varredura de tunelamento ou microscópios de força atômica para observar qualquer coisa à nanoescala. Os microscópios de varredura de tunelamento usam uma corrente elétrica fraca para investigar o material escaneado. Os microscópios de força atômica varrem as superfícies com uma ponta incrivelmente delicada. Os dois microscópios enviam os dados para um computador, que pode montar a informação e projetá-la graficamente no monitor
Nanofios e nanotubos de carbono
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| (Fonte: cience.hsw) |
Atualmente, os cientistas descobriram duas estruturas de tamanho nanométrico de especial interesse: nanofios e nanotubos de carbono. Os nanofios são fios com um diâmetro muito pequeno, às vezes de 1 nanômetro. Os cientistas esperam usá-los para construir transistores minúsculos para chips de computador e outros dispositivos eletrônicos. Nos últimos dois anos, os nanotubos de carbono têm ofuscado os nanofios. Nós ainda estamos aprendendo sobre essas estruturas, mas o que sabemos até agora é muito excitante.
Um nanotubo de carbono é um cilindro de átomos de carbono de tamanho nanométrico. Imagine uma folha de átomos de carbono, que se pareceria com uma folha de hexágonos. Se você enrolasse essa folha formando um tubo, você teria um nanotubo de carbono. As propriedades de um nanotubo de carbono dependem de como você enrola a folha. Em outras palavras, embora todos os nanotubos de carbono sejam feitos de carbono, eles podem ser muito diferentes de uns dos outros, dependendo de como você os alinha os átomos individuais.
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| Nanotubos de carbono em multicamadas: mais fortes que o aço, com um sexto do peso (Fonte: cience.hsw) |
Com a organização correta de átomos, você pode criar um nanotubo de carbono que é centenas de vezes mais forte que o aço, porém seis vezes mais leve. Engenheiros planejam fazer material de construção com nanotubos de carbono, especialmente para coisas como carros e aviões. Veículos mais leves significariam melhor eficiência de combustível e a força adicionada se traduz no aumento da segurança do passageiro.
Os nanotubos de carbono também podem ser semicondutores eficazes com o arranjo correto de átomos. Cientistas ainda estão trabalhando na descoberta de formas de fazer dos nanotubos de carbono uma opção realística para transistores em microprocessadores e outros eletrônicos.
Grafite x Diamante
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| Dependendo da maneira como seus átomos são arranjados, o carbono pode se transformar em grafite ou em diamante (Fonte: cienciahsw) |
Qual a diferença entre grafite e diamante? Os dois materiais são feitos de carbono, mas ambos têm propriedades amplamente diferentes. O grafite é mole; diamante é duro. O grafite conduz eletricidade, mas os diamantes são isolantes e não conduzem eletricidade. O grafite é opaco; os diamantes são geralmente transparentes. Grafite e diamantes têm essas propriedades por causa da maneira como os átomos de carbono se ligam à escala nanométrica.
Na próxima parte desse artigo vamos dar uma olhada nos produtos que estão pegando carona na nanotecnologia.(Artigo de Kevin Bonsor e Jonathan Strickland)
O mundo nanotecnológico – Parte II - Produtos com nanotecnologia
O mundo nanotecnológico – Parte III - O futuro da nanotecnologia
http://opiniaomijiniana.blogspot.com.br/2011/11/o-mundo-nanotecnologico-parte-iii-o.html
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