Conhecendo melhor a nanotecnologia

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Publicada pela Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), a “Cartilha sobre Nanotecnologia” ensina que o objeto mais distante que se pode observar está a 1018 centímetros de distância, ou seja, o número 1 seguido de dezoito zeros: 1 000 000 000 000 000 000. Por outro lado, a menor coisa existente no universo é conhecida como o comprimento de Planck, equivalente a 4 x 10-35 centímetros: 0, 00000000000000000000000000000000004. Assim, lembrando que cada ordem de grandeza representa uma potência de 10, pode-se dizer que a diferença entre a maior e a menor coisa existente no universo é de 53 ordens de grandeza. Os prefixos micro, nano, mili, centi são usados para que se possa especificar o fator pelo qual é multiplicada uma determinada grandeza.

Na verdade, estão associados com potências de 10. Assim, como quilo corresponde a um fator 103, mili corresponde a 10-3. Na escala nano (nm), o fator de grandeza corresponde a 10-9. Assim, quando se fala de 1 nanômetro, refere-se a um fator de 10-9 do metro, ou seja, um bilionésimo do metro: 0,000 000 001m Esse tamanho é aproximadamente 100 mil vezes menor do que o diâmetro de um fio de cabelo, 30 mil vezes menor que um dos fios de uma teia de aranha ou 700 vezes menor que um glóbulo vermelho.

São necessários dez átomos de hidrogênio colocados um ao lado do outro para termos apenas 1 nanômetro. É senso comum considerar os vírus e as células brancas como entidades muito pequenas. Entretanto, dentro da escala nanométrica, as células brancas são enormes, dado que as entidades típicas tratadas pela nanotecnologia geralmente estão entre 1 e 100 nm. Não se pode esquecer que 1.000 nanômetros é igual a 1 mícron, portanto as células brancas podem ter até 10 microns ou 104 nm,

A história disso tudo se deu no início do século XX, quando entrou em cena Ernest Rutherford (1908) propondo o modelo de átomo similar ao “sistema solar”, depois de descobrir que os átomos eram constituídos, em sua maioria, de espaço vazio com um núcleo denso positivamente carregado e circundado por elétrons (negativos). Depois, Niels Bohr (1915) propôs o modelo pelo qual os elétrons giravam ao redor do núcleo em órbitas circulares e que somente algumas órbitas eram permitidas. Este modelo do átomo permitiu explicar o espectro de emissão do átomo de hidrogênio.

Essas contribuições mostram claramente que os homens de ciência há muito tempo vêm se preocupando com o “muito pequeno”. Todavia, não foi só a ciência que avançou na direção do entendimento das relações entre tamanho e propriedades. Vários processos artesanais muito antigos se assemelham às nanofabricações de hoje. São notáveis os pigmentos feitos à base de metais e seus compostos, sobretudo ouro, cobre e ferro, que serviram para construir os maravilhosos vitrais de catedrais da Europa. O termo “nanotecnologia” foi cunhado por Norio Taniguchi, em 1957, e abarcava em seu significado máquinas que tivessem níveis de tolerância inferiores a 1 mícron (1.000 nm).

Outros acontecimentos importantes permitiram a percepção da relevância da nanotecnologia. O trabalho de Gerd Binning e Heinrich Roher, criadores do microscópio de tunelamento (scanning tunneling microscope), instrumento que permitiu a criação, modificação e processamento de imagens eletrônicas de átomos individuais, por meio de um software de computador, em 1981. A descoberta dos fulerenos, que são a terceira forma mais estável do carbono, por Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smaley, em 1985. A publicação do livro de Eric Drexler, Engines of Creation, que efetivamente popularizou a nanotecnologia, em 1981. O feito de Donald Eigler ao lograr escrever o nome IBM, em 1989, com átomos individuais do elemento xenônio (Xe). A descoberta dos nanotubos de carbono, que são estruturas cilíndricas formadas por átomos de carbono e que possuem alta resistência, por Sumio Lijima, no Japão, em 1991. As nanoestruturas podem, basicamente, ser feitas de dois modos: “de cima para baixo” (top-down) e “de baixo para cima” (botton-up).

No top-down impõe-se uma estrutura no sistema por meio da definição de padrões e sua criação utilizando partes maiores. Nesse caso há necessidade do uso de maquinaria capaz de reproduzir os padrões, como é o caso da confecção de chips, que utiliza a técnica de litografia e derivados (processo de gravação com luz). No top-down parte-se do entendimento e controle do comportamento quântico intramolecular, de moléculas especificamente desenhadas e sintetizadas. Usam-se superfícies para localizá-las e estabilizá-las.

Os sistemas são interconectados, partindo-se de partes atômicas e/ou moleculares. Neste processo aproveita-se da auto-organização. Em outras palavras, as coisas funcionam como partes que se encaixam. Começa-se com um “bloco de construção” e o sistema avança na direção de sua condição de maior estabilidade. De maneira geral, os processos top-down são realizados em sistemas secos, enquanto que os botton-up são realizados em meio aquoso ou solvente orgânico.

Os físicos e engenheiros preferem os processos top-down, ao passo que químicos e biólogos utilizam mais os processos botton-up. A nanotecnologia não é somente promessa de futuro. Existe uma nanotecnologia permeando quase todo o setor produtivo mundial, ainda que de forma mais pronunciadamente incremental do que revolucionária, começando a fazer parte dos portfólios de um grande número de empresas, sejam as tipicamente nanotecnológicas, sejam aquelas que estão rapidamente se adequando aos novos tempos.

Há várias previsões para o mercado global da nanotecnologia envolvendo a produção e a comercialização de produtos e equipamentos. Das mais às menos otimistas, todas convergem para o valor de mais de um trilhão de dólares, em 2015. Os mais otimistas chegam a falar em US$ 3,5 trilhões, em 2015, como é o caso de Josh Wolf, da Lux Capital (USA). Segundo ele, o mercado global de nanotecnologia faturou, em 2007, cerca de US$ 146,4 bilhões. Este tamanho de mercado – juntamente com o potencial multi-industrial da nanotecnologia – tem feito crescer o interesse de governos, corporações, empresas de capital de risco e pesquisadores acadêmicos pela nanotecnologia. Existem no mundo mais de 60 iniciativas nacionais voltadas para a área. Para o governo americano, de 1997 a 2005, aproximadamente US$ 18 bilhões foram investidos globalmente em nanotecnologia.

Quer ler mais sobre o assunto nesse site: https://qualidadeonline.wordpress.com/category/nanotecnologia/

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