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Nanotecnologia

Atualidades: A nanotecnologia

A nanotecnologia está associada a diversas áreas (como a medicina, eletrônica, ciência da computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais), de pesquisa e produção na escala nano (escala atômica). O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos (os tijolos básicos da natureza). É uma área promissora, mas que dá apenas seus primeiros passos, mostrando, contudo, resultados surpreendentes (na produção de semicondutores, Nanocompósitos, Biomateriais, Chips entre outros ). Um dos instrumentos utilizados para exploração de materiais nessa escala é o microscópio eletrônico de varredura o MEV.
O objetivo principal é chegar em um controle preciso e individual dos átomos.

Histórico
No dia 29 de Dezembro de 1959 o físico Richard Feynman deu uma conferência no encontro anual da Sociedade Americana de Física sobre o controle e manipulação da matéria à escala atómica. Feynman defendeu que não existia nenhum obstáculo teórico à construção de pequenos dispositivos compostos por elementos muito pequenos, no limite compostos átomo a átomo, nem mesmo o princípio de incerteza.

O nanômetro (nm)
A palavra “Nanotecnologia” foi utilizada pela primeira vez pelo professor Norio Taniguchi em 1974 para descrever as tecnologias que permitam a construção de materiais a uma escala de 1 nanômetro. Para se perceber o que isto significa, imagine uma praia com 1000 km de extensão e um grão de areia de 1 mm, este grão está para esta praia como um nanômetro está para o metro. Em alguns casos, elementos da escala periódica da química mudam seu estado, ficando até explosivos em escala nanômetra.

Década de 80
Nos anos 80, o conceito de Nanotecnologia foi popularizado por Eric Drexler através do livro “Engines of Creation”. Este livro, embora contendo algumas especulações próximas da ficção científica baseou-se no trabalho sério desenvolvido por Drexler enquanto cientista. Drexler foi o primeiro cientista a doutorar-se em nanotecnologia pelo MIT.

Nanotecnologia drexleriana
A Nanotecnologia drexleriana é aquilo a que agora se chama nanotecnologia molecular e que pressupõe a construção átomo a átomo de dispositivos úteis à vida humana. O santo Graal da nanotecnologia drexeleriana é o Manipulador Universal, um dispositivo capaz de, de acordo com as instruções de um programador, construir átomo a átomo qualquer máquina concebível pela mente humana. Drexler tem uma visão a longo prazo da nanotecnologia que prevê o aparecimento de nano-dispositivos de regeneração celular que poderão garantir a regeneração dos tecidos e a imortalidade.
Embora Eric Drexler seja considerado por muitos como o pai da nanotecnologia, a sua abordagem próxima da ficção científica é vista com desconfiança por outros cientistas mais interessados nos aspectos práticos da nanotecnologia. Eric Drexler fundou o “Foresight Institute” e tem-se dedicado à divulgação e desenvolvimento da Nanotecnologia rebatizada de molecular.

Abordagens
Entretanto a nanotecnologia desenvolveu-se graças aos contributos de várias áreas de investigação. Existem atualmente 3 abordagens distintas à nanotecnologia: uma abordagem de cima para baixo que consiste na construção de dispositivos por desbaste de materiais macroscópicos; a construção de dispositivos que se formam espontaneamente a partir de componentes moleculares; a de materiais átomo a átomo.

A primeira abordagem é a abordagem utilizada em microelectrônica para produzir chips de computadores e mais recentemente para produzir testes clínicos em miniatura. 
A segunda abordagem recorre às técnicas tradicionais de química e das ciências dos materiais. 
A terceira abordagem é aquela que levará mais tempo a produzir resultados significativos porque requer um controle fino da matéria só possíveis com o aperfeiçoamento da tecnologia. 

Utilizações mais radicais
Outras utilizações mais radiciais da nanotecnologia, seria a sua utilização nas ciências computacionais, como por exemplo na nanofotónica, em que nanocristais seriam criados de modo a permitir uma capacidade bus na ordem dos milhares ou dezenas de milhares de bits.

Montador Molecular ou Nanomontador
Um montador molecular ou nanomontador (nanoassembler) é uma máquina nanotecnológica de tamanho bastante reduzido capaz de organizar átomos e moléculas de acordo com instruções dadas. Para fazer esta tarefa é necessário energia, suprimento de matéria-prima (building blocks) bem como a programação a ser executada pelo montador.
Um montador molecular pode atuar de forma isolada ou em conjunto com vários outros montadores moleculares. Podendo, neste caso, ser capaz de construir objetos macroscópicos. Para isto é necessário um sistema de comunicação entre os montadores bem como um sistema de organização que permitam que eles trabalhem em conjunto.
Existe a possibilidade de se construir um montador universal. Este teria a capacidade de construir qualquer objeto possível, incluindo um outro montador. Assim este poderia se replicar de forma semelhante aos seres vivos. Uma vez construido o primeiro montador ele poderia se reproduzir várias vezes até o número necessário para executar uma determinada tarefa como, por exemplo, a construção de várias toneladas de um nanomaterial. Esta capacidade de reprodução é uma das grandes vantagens de um montador molecular e também é um dos seus grandes riscos. Um montador poderia se reproduzir descontroladamente e ameaçar vidas humanas de forma semelhante a epidemias. Um risco poderia ser a colonização de toda a terra por montadores moleculares, extinguindo toda a vida na terra. Só restariam os próprios montadores em uma massa (provavelmente) cinza chamada de “greygoo”. Drexler argumenta que este cenário é bastante dificil uma vez nenhum ser vivo conhecido consegue se reproduzir alem do limite imposto pela quantidade de energia e matéria-prima disponiveis. Apesar disto, especialistas advertem que é necessário tomar precauções pois os riscos para a saúde humana não são conhecidos.
A construção de um montador molecular ainda esta longe de ocorrer. Vários problemas persistem como a dificuldade de trabalhar com átomos individuais necessários para a construção do montador. Além disto é dificil modelar o comportamento de objetos complexos em escala nanométrica que obedecem as leis quânticas.

Possíveis problemas
Um dos possíveis problemas é a nanopoluição que é gerada por nanomateriais ou durante a confecção destes. Este tipo de poluição, formada por nanopartículas pode ser muito perigosa uma vez que pode flutuar facilmente pelo ar viajando por grandes distâncias. Devido ao seu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem entrar dentro das células de animais e plantas. Como a maioria destes nanopoluentes não existe na natureza, as células provavelmente não terão os meios apropriados de lidar com eles, causando danos ainda não conhecidos. Estes nanopoluentes poderiam se acumular na cadeia alimentar como os metais pesados e o DDT.

Produtos e serviços que já estariam no mercado
Um levantamento sumário nas publicações que circulam sobre nanotecnologia aponta para os seguintes produtos e serviços que já estariam no mercado:

– Tecidos resistentes a manchas e que não amassam;

– Raquetes e bolas de tênis;

– Capeamento de vidros e aplicações antierosão a metais;

– Filtros de proteção solar;

– Material para proteção (“screening”) contra raios ultravioleta;

– Tratamento tópico de herpes e fungos;

– Pó antibactéria;

– Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos;

– Produtos para limpar materiais tóxicos;

– Produtos cosméticos;

– Sistemas de filtração do ar e da água.

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