Nanotecnologia

Autor: Leandro Alegsa Data de criação: 18 de dezembro de 2020

A nanotecnologia é uma parte da ciência e da tecnologia sobre o controle da matéria em escala atômica e molecular - isto significa coisas que têm cerca de 100 nanômetros de diâmetro.

A nanotecnologia inclui a fabricação de produtos que utilizam peças tão pequenas, tais como dispositivos eletrônicos, catalisadores, sensores, etc. Para se ter uma idéia de quão pequeno isso é, há mais nanômetros em uma polegada do que em 400 milhas.

Para dar uma idéia internacional de quão pequeno isso é, existem tantos nanômetros em um centímetro, quanto centímetros em 100 quilômetros.

A nanotecnologia reúne cientistas e engenheiros de muitos assuntos diferentes, tais como física aplicada, ciência de materiais, ciência de interfaces e ciências coloidais, física de dispositivos, química, química supramolecular (que se refere à área da química que se concentra nas interações de ligação não covalentes das moléculas), máquinas e robótica auto-replicáveis, engenharia química, engenharia mecânica, biologia, engenharia biológica e engenharia elétrica.

Geralmente, quando as pessoas falam de nanotecnologia, eles significam estruturas do tamanho de 100 nanômetros ou menores. Há um milhão de nanômetros em um milímetro. A nanotecnologia tenta fazer materiais ou máquinas desse tamanho.

As pessoas estão fazendo muitos tipos diferentes de trabalho no campo da nanotecnologia. A maior parte do trabalho atual trata da fabricação de nanopartículas (partículas com tamanho nanométrico) que têm propriedades especiais, como a forma como espalham luz, absorvem raios X, transportam correntes elétricas ou calor, etc. No extremo mais "ficção científica" do campo estão as tentativas de fazer pequenas cópias de máquinas maiores ou idéias realmente novas para estruturas que se fazem a si mesmas. Novos materiais são possíveis com estruturas de nano tamanho. É até possível trabalhar com átomos únicos.

Tem havido muita discussão sobre o futuro da nanotecnologia e seus perigos. A nanotecnologia pode ser capaz de inventar novos materiais e instrumentos que seriam muito úteis, tais como na medicina, computadores, e fazer eletricidade limpa (sistemas nanoeletro-mecânicos) está ajudando a projetar a próxima geração de painéis solares, e iluminação eficiente de baixo consumo de energia). Por outro lado, a nanotecnologia é nova e pode haver problemas desconhecidos. Por exemplo, se os materiais são ruins para a saúde das pessoas ou para a natureza. Eles podem ter um efeito negativo sobre a economia ou mesmo sobre grandes sistemas naturais como a própria Terra. Alguns grupos argumentam que deveria haver regras sobre o uso da nanotecnologia.

O início da nanotecnologia

As idéias de nanotecnologia foram usadas pela primeira vez na palestra "There's Plenty of Room at the Bottom", uma palestra dada pelo cientista Richard Feynman em uma reunião da American Physical Society na Caltech em 29 de dezembro de 1959. Feynman descreveu uma maneira de mover átomos individuais para construir instrumentos menores e operar a essa escala. Propriedades como a tensão superficial e a força das paredes Van der se tornariam muito importantes.

A simples idéia de Feynman parecia possível. A palavra "nanotecnologia" foi explicada pelo professor Norio Taniguchi da Universidade de Ciências de Tóquio em um artigo de 1974. Ele disse que a nanotecnologia era o trabalho de trocar materiais por um átomo ou por uma molécula. Nos anos 80, esta idéia foi estudada pelo Dr. K. Eric Drexler, que falou e escreveu sobre a importância dos eventos em escala nanométrica. "Motores da Criação": A Era Vindoura da Nanotecnologia" (1986) é considerado o livro da sede da vontade sobre nanotecnologia. Nanotecnologia e Nanociência começou com dois desenvolvimentos chave: o início da ciência de cluster e a invenção do microscópio de varredura em túnel (STM). Pouco tempo depois, novas moléculas com carbono foram descobertas - as primeiras fullerenes em 1986 e os nanotubos de carbono alguns anos depois. Em outro desenvolvimento, as pessoas estudaram como fazer nano cristais de semicondutores. Muitas nanopartículas de óxido de metal são agora usadas como pontos quânticos (nanopartículas onde o comportamento de elétrons únicos se torna importante). Em 2000, a Iniciativa Nacional de Nanotecnologia dos Estados Unidos começou a desenvolver a ciência neste campo.

Fatos

A nanotecnologia tem nanomateriais que podem ser classificados em nanopartículas de uma, duas e três dimensões. Esta classificação é baseada em diferentes propriedades que possui, tais como dispersão de luz, absorção de raios x, transporte de corrente elétrica ou calor. A nanotecnologia tem caráter multidisciplinar, afetando múltiplas tecnologias tradicionais e diferentes disciplinas científicas. Novos materiais que podem ser escalados até mesmo em tamanho atômico podem ser fabricados.

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Um nanômetro (nm) é de 10-9 ou 0.000.000.001 metros.
Quando dois átomos de carbono se juntam para fazer uma molécula, a distância entre eles está na faixa de 0,12-0,15 nm.
A hélice dupla de DNA é de cerca de 2 nm de um lado para o outro. Ela se desenvolve em um novo campo da nanotecnologia do DNA. No futuro, o DNA pode ser manipulado, o que pode levar a uma nova revolução. O genoma humano pode ser manipulado de acordo com as exigências.
Um nanômetro e um medidor podem ser entendidos como a mesma diferença de tamanho que existe entre a bola de golfe e a Terra.
Um nanômetro é cerca de um vigésimo quinto milésimo do diâmetro de um cabelo humano.
As unhas dos dedos crescem um nanômetro por segundo.

Características físicas do nanomaterial

Em escala nanométrica as propriedades físicas do sistema ou das partículas mudam substancialmente. Propriedades físicas tais como efeitos de tamanho quântico onde os elétrons se movem de forma diferente para tamanhos muito pequenos de partícula. Propriedades tais como mudanças mecânicas, elétricas e ópticas quando o sistema macroscópico muda para microscópico, o que é de suma importância.

Nano materiais e partículas podem atuar como catalisador para aumentar a taxa de reação junto com isso produzir melhor rendimento em comparação com outros catalisadores. Algumas das propriedades mais interessantes quando a partícula é convertida em nano escala são substâncias que normalmente impedem que a luz se torne transparente (cobre); torna-se possível queimar alguns materiais (alumínio); os sólidos se transformam em líquidos à temperatura ambiente (ouro); os isolantes se transformam em condutores (silício). Um material como o ouro, que não reage com outros produtos químicos em escalas normais, pode ser um poderoso catalisador químico em nanoescalas. Estas propriedades especiais que só podemos ver na escala nanométrica são uma das coisas mais interessantes sobre a nanotecnologia.

Perguntas e Respostas

P: O que é nanotecnologia?

R: A nanotecnologia é uma parte da ciência e da tecnologia sobre o controle da matéria em escala atômica e molecular, que inclui a fabricação de produtos que utilizam peças tão pequenas, tais como dispositivos eletrônicos, catalisadores, sensores, etc.

P: Quão pequenos são os nanômetros?

R: Os nanômetros são incrivelmente pequenos - há mais nanômetros em uma polegada do que em 400 milhas. Para dar uma idéia internacional de quão pequeno isso é, há tantos nanômetros em um centímetro, como há centímetros em 100 quilômetros.

P: Que tipos de trabalho as pessoas fazem no campo da nanotecnologia?

R: As pessoas que trabalham no campo da nanotecnologia procuram fazer nanopartículas (partículas com tamanho nanométrico) que têm propriedades especiais como a dispersão da luz ou a absorção de raios X. Eles também tentam fazer pequenas cópias de máquinas maiores ou idéias realmente novas para estruturas que se fazem a si mesmas. Novos materiais podem ser feitos com estruturas de tamanho nanométrico e é até possível trabalhar com átomos únicos.

P: Que aplicações potenciais tem a nanotecnologia?

R: A nanotecnologia tem aplicações potenciais em muitos campos diferentes, incluindo medicina, computadores e produção de eletricidade limpa (sistemas nanoeletro-mecânicos). Ela também poderia ajudar a projetar painéis solares de próxima geração e iluminação eficiente de baixo consumo de energia.

P: Há algum risco associado ao uso da nanotecnologia?

R: Poderia haver problemas desconhecidos associados ao uso da nanotecnologia, como se os materiais usados fossem ruins para a saúde das pessoas ou para a natureza. Eles podem ter um efeito negativo sobre a economia ou mesmo sobre grandes sistemas naturais como a própria Terra, por isso alguns grupos argumentam que deveriam ser estabelecidas regras relativas ao seu uso.

P: Que tipo de cientistas estudam a nanotecnologia?

R: Os cientistas que estudam nano tecnologia vêm de muitas disciplinas diferentes, incluindo física aplicada, ciência de materiais, ciência de interface e ciência coloidal, física de dispositivos, química química supramolecular máquinas auto-replicáveis e engenharia química robótica engenharia mecânica engenharia mecânica biologia engenharia biológica engenharia elétrica etc.