Nanotecnologia

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trabalho de escola

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Nanotecnologia

  1. 1. NanotecnologiaA nanotecnologia (algumas vezes chamada de Nanotech) é o estudo de manipulação da matérianuma escala atômica e molecular. Geralmente lida com estruturas com medidas entre 1 a 100nanômetros em ao menos uma dimensão, e incluí o desenvolvimento de materiais oucomponentes e está associada a diversas áreas (como a medicina, eletrônica, ciência dacomputação, física, química, biologia e engenharia dos materiais) de pesquisa e produção naescala nano (escala atômica). O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturase 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 (naprodução de semicondutores, Nanocompósitos, Biomateriais, Chips, entre outros). Criada noJapão, a nanotecnologia busca inovar invenções, aprimorando-as e proporcionando uma melhorvida ao homem.Um dos instrumentos utilizados para exploração de materiais nessa escala é o Microscópioeletrônico de varredura, o MEV.O objetivo principal não é chegar a um controle preciso e individual dos átomos, mas elaborarestruturas estáveis com eles.Existe muito debate nas implicações futuras da nanotecnologia,(implications ofnanotechnology), pois os desafios são semelhantes aos de desenvolvimentos de novastecnologias, incluindo questões sobre a toxidade e impactos ambientais dos nanomateriais, e osefeitos potenciais na economia global, assim como a especulação sobre cenários apocalípticos,(doomsday scenarios). Essas questões levaram ao debato entre grupos e governos a respeito deuma regulação sobre nanotecnologia.O nanômetro (nm)Richard P. Feynman foi o precursor do conceito da Nanotecnologia, embora não tenha utilizadoeste termo em sua palestra para a Sociedade Americana de Física, em 29 de dezembro de 1959,onde apresentou pela primeira vez suas idéias acerca do assunto. A palavra "Nanotecnologia"foi utilizada pela primeira vez pelo professor Norio Taniguchi em 1974 para descrever astecnologias que permitam a construção de materiais a uma escala de 1 nanômetro. Para seperceber o que isto significa, considere uma praia de 1000 Km de extensão e um grão de areiade 1 mm, este grão está para esta praia como um nanometro está para o metro. Em algunscasos, elementos da escala periódica da química mudam seu estado, ficando até explosivos emescala nanométrica. A nanotecnologia é a capacidade potencial de criar coisas a partir do menorelemento, usando as técnicas e ferramentas que estão a ser desenvolvidas nos dias de hoje paracolocar cada átomo e cada molécula no lugar desejado. Se conseguirmos este sistema deengenharia molecular, o resultado será uma nova revolução industrial. Além disso, teriatambém importantes consequências econômicas, sociais, ambientais e militares.
  2. 2. Década de 80Embora a nanotecnologia seja um desenvolvimento recente na pesquisa científica, odesenvolvimento de seus conceitos centrais, vem acontecendo através de um longo período detempo. A emergência da nanotecnologia na década de 1980 ocorreu-se devido a convergênciade avanços experimentais como a invenção do microscópio de varredura de tunelamento em1981 e na descoberta dos fullerenos em 1985, com o esclarecimento e popularização de ummodelo de trabalho para os objetivos da nanotecnologia iniciando com a publicação em 1986 dolivro Motores da Criação.O microscópio de varredura de tunelamento, é um instrumento para visualização de superfíciesno nível atômico, foi desenvolvido em 1981 por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer no IBM ZurichResearch Laboratory, pelo qual eles receberam o prêmio nobel em física em 1986. Fullerenosforam descobertos em 1985 por Harry Kroto, Richard Smalley, e Robert Curl, que juntosreceberam o Prêmio Nobel em química em 1996.Ao mesmo tempo nos anos 80, o conceito de Nanotecnologia foi popularizado por Eric Drexlerpor meio do livro "Engines of Creation" (Motores da Criação). Este livro, embora contenhaalgumas especulações próximas da ficção científica baseou-se no trabalho sério desenvolvidopor Drexler enquanto cientista. Drexler foi o primeiro cientista a doutorar-se em nanotecnologiapelo MIT.Nanotecnologia drexlerianaA Nanotecnologia drexleriana é aquilo a que agora se chama nanotecnologia molecular e quepressupõe a construção átomo a átomo de dispositivos úteis à vida humana. O santo Graal dananotecnologia drexleriana é o Montador Universal, um dispositivo capaz de, de acordo com asinstruções de um programador, construir átomo a átomo qualquer máquina concebível pelamente humana. Drexler tem uma visão a longo prazo da nanotecnologia que prevê oaparecimento de nano-dispositivos de regeneração celular que poderão garantir a regeneraçãodos tecidos e a imortalidade.Embora Eric Drexler seja considerado por muitos como o pai da nanotecnologia, a suaabordagem próxima da ficção científica é vista com desconfiança por outros cientistas maisinteressados nos aspectos práticos da nanotecnologia. Eric Drexler fundou o "ForesightInstitute" e tem-se dedicado à divulgação e desenvolvimento da Nanotecnologia rebatizada demolecular.AbordagensEntretanto a nanotecnologia desenvolveu-se graças aos contributos de várias áreas deinvestigação. Existem atualmente 3 abordagens distintas à nanotecnologia: uma abordagem de
  3. 3. cima para baixo que consiste na construção de dispositivos por desgaste de materiaismacroscópicos; a construção de dispositivos que se formam espontaneamente a partir decomponentes 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.Montador Molecular ou NanomontadorUm montador molecular ou nanomontador (nanoassem) é uma máquina nanotecnológica detamanho bastante reduzido capaz de organizar átomos e moléculas de acordo com instruçõesdadas. Para fazer esta tarefa é necessário energia, suprimento de matéria-prima (buildingblocks) bem como a programação a ser executada pelo montador.Um montador molecular pode atuar de forma isolada ou em conjunto com vários outrosmontadores moleculares. Podendo, neste caso, ser capaz de construir objetos macroscópicos.Para isto é necessário um sistema de comunicação entre os montadores bem como um sistemade organização que permitam que eles trabalhem em conjunto.Existe a possibilidade de se construir um montador universal. Este teria a capacidade deconstruir qualquer objeto possível, incluindo um outro montador. Assim este poderia se replicarde forma semelhante aos seres vivos. Uma vez construído o primeiro montador ele poderia sereproduzir várias vezes até o número necessário para executar uma determinada tarefa como,por exemplo, a construção de várias toneladas de um nanomaterial. Esta capacidade dereprodução é uma das grandes vantagens de um montador molecular e também é um dos seusgrandes riscos. Um montador poderia se reproduzir descontroladamente e ameaçar vidashumanas de forma semelhante a epidemias. Um risco poderia ser a colonização de toda a terrapor montadores moleculares, extinguindo toda a vida na terra. Só restariam os própriosmontadores em uma massa (provavelmente) cinza chamada de "greygoo". Drexler argumentaque este cenário é bastante difícil uma vez nenhum ser vivo conhecido consegue se reproduziralém do limite imposto pela quantidade de energia e matéria-prima disponíveis. Apesar disto,especialistas advertem que é necessário tomar precauções, pois os riscos para a saúde humananão são conhecidos.A construção de um montador molecular ainda está longe de ocorrer. Vários problemaspersistem como a dificuldade de trabalhar com átomos individuais necessários para aconstrução do montador. Além disto, é difícil modelar o comportamento de objetos complexos
  4. 4. em escala nanométrica que obedecem as leis quânticas.Possíveis problemasUm dos possíveis problemas é a nanopoluição que é gerada por nanomateriais ou durante aconfecção destes. Este tipo de poluição, formada por nanopartículas que podem ser muitoperigosas uma vez que flutuem facilmente pelo ar viajando por grandes distâncias. Devido aoseu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem entrar nas células de seres humanos, animaise plantas. Como a maioria destes nanopoluentes não existe na natureza, as célulasprovavelmente não terão os meios apropriados de lidar com eles, causando danos ainda nãoconhecidos. Estes nanopoluentes poderiam se acumular na cadeia alimentar como os metaispesados e o DDT.

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