Nanotecnologia
sabemos que os átomos não são exactamente aquilo que se julgava devido à contribuição do físico inglês chamado Joseph Thomson . Sabemos que os átomos são formados por um núcleo positivo, onde reside praticamente toda sua massa, e por electrões negativos, que circulam em torno do núcleo, ou seja, que o átomo é divisível. Mas a hoje subsiste. electrão Nanotecnologia Premium By vhaa anpenR 02, 2012 20 pagos • Breve introdução histórica Desde á 2500 anos que o homem interroga se a matéria que nos rodeia não podia ser reduzida a componentes mais simples.
E foi seguimento desta ideia que se descobriu o átomo. Mas o que é átomo? Um filósofo grego chamado Demócrito afirmou que, se dividíssemos qualquer coisa em pedacinhos cada vez menores até Se chegasse a um ponto que o último pedacinho não pudesse ser mals dividido chegaríamos ao átomo. Nesse tempo, julgava-se que era ideia que os átomos são “tijolos” fundamentais da matéria ainda Fig. 1 – Sir Joseph John Thomson – Físico britânico que descobriu o última fracção de ma 0 conhecemos e que e ind;, , nossos dias, o Homem foi ad tal de tudo o que sa altura até aos ntos.
Hoje em dia usar processadores paralelos numa das suas experiências. Feynman “descomplexava” as coisas. Na altura do desenvolvimento da primeira bomba nuclear, havia a necessidade de se efectuar os cálculos complexos muito rapidamente. Feynman teve então a ideia de encher uma sala com jovens secretárias, sendo cada uma tinha em sua posse uma máquina de calcular (porque naquela altura nao havia computadores, nem calculadoras electrónicas, e contas tinham de ser feitas à mão, ou com calculadoras mecânicas limitadas às mais simples operações aritméticas).
Sendo assim, cálculos complexos podiam ser divididos em operações mais simples que podiam ser realizadas simultaneamente. Esta mesma ideia é usada, por exemplo, em computadores de alto rendimento, “descomplexando” as coisas de maneira as tornar mais simples. Foi em 1959, numa conferência no Instituto de Tecnologia da Califórnia, intitulada “There’s Plenty of Roam at the Bottom”, que Feynman sugeriu que os engenheiros poderiam ordenar os átomos e colocá-los como bem entendessem num futuro não multo distante, ou seja, poderiam criar elementos com novas propriedades.
Não recisávamos de aceitar os materiais que a Natureza nos “dá” como os unicos possíveis no universo e poderíamos construir novos materiais que não ocorrem natural ma maneira que 20 ver o que estamos fazendo, para então fazermos coisas ao nível atómico’ Feynman ganhou muitos prémios na sua vida, entre eles: o prémio Albert Einstein (1 954), o prémio Lawrence (1962) e o Prémio Nobel de Física de 1965 pelo seu trabalho em electrodinâmica quântica.
Estudou no MIT (Massachusetts Institute ofTechnology) e depois doutorouse na Universidade de Princeton. Fig. 2 – Richard Feynman A primeira pessoa a utilizar o termo nanotecnologia foi Norio Taniguchi uns anos mais tarde, em 1974. Esta seria, em seu entender, a tecnologia que permitiria a construção de materiais à escala de nanómetro. Segundo o seu ponto de vista, nanotecnologia consistia principalmente num processo de separação, consolidação e deformação dos materiais através de um átomo ou molécula.
Norio Taniguchi professor da Universidade de Ciência de Tóquio 3 Fig. 3 – Norio Taniguchi O termo nanotecnologia é formado pelo prefixo “nano”que significa extrema pequenez e vem do grego “anão” e equivale a ilionésimo (10-9) de aleu a palavra tecnologia, Creation” (Motores da Criação). Este livro, embora contendo algumas especulações próximas da ficção científica, baseou-se no trabalho sério desenvolvido por Drexler enquanto cientista. ? de realçar Eric Drexler foi a primeira pessoa a obter o grau de doutoramento nanotecnologia no MIT (Massachusetts Institute of Technology). Fig. 4 – Eric Drexler •NanotecnoIogia Drexleriana A nanotecnologia drexleriana é o que se chama actualmente de nanotecnologia molecular e refere-se á construção, átomo a átomo, de dispositivos úteis á vida humana. A base da nanotecnologia drexleriana é o Montador Universal que é um dispositivo capaz, seguindo as instruções de um programador, de construir qualquer máquina que se possa imaginar, átomo a átomo.
Eric Drexler é um homem visionário que acredita que através da nanotecnologia será possível criar nanodisposltivos capazes de efectuar a regeneração celular. 5 Apesar do seu trabalho, a abordagem próxima da ficção científica por parte de Eric Drexler é vista com desconfiança por outros cientistas que se preocupam mais com os aspectos práticos da nanotecnologia. Eric Drexler fundou o “Foresight Institute” e tem- dedicado à divulgação e desenvolvimento da Nanotecnologia rebaptizada de molecular. 20 atómicas e moleculares, nesta nova fronteira científica. Estão a convergir rapidamente de diferentes áreas de investigação novos e potentes conceitos e capacidades, tais como representação por imagens e a manipulação à escala atómica, a automontagem e as relações biológicas estrutura-função, a par de ferramentas informáticas cada vez mais poderosas. Por outro lado, as mudanças efectuadas nas propriedades à escala molecular de aterial à nanoescala podem influenciar fortemente as suas propriedades físicas e químicas a grande escala.
O próximo desafio consiste em aumentar proporcionalmente os métodos do nanofabrico para a produção em massa pela indústria. A investigação fundamental é essencial para explorar todo o potencial da nanotecnologia. Fig. 5 – Figura onde se podem observar as áreas que fazem evoluir a nanotecnologia 6 • Sectores onde nanotecnologia está ou poderá ser implementada: Indústria automobilística e aeronáutica Indústria electrónica e de comunlcaçoes Indústria química e de materiais otossíntese artificial, economia de energia ao utilizar materiais mais leves e circuitos menores, etc.
Membranas selectivas, para remover contaminantes ou sal da água, novas possibilidades de reciclagem, nanosensores de poluentes, etc. Detectores de agentes químicos e orgânicos, circuitos electrónicos mais eficientes, sistemas de observação miniaturizados, tecidos mais leves e funcionais, etc. áreas da aplicação da nanotecnologia: 7 Nanorobótica A nanorobótica é uma tecnologia que cria máquinas ou robôs á escala nanométrica. Mais especificamente, a nanorobotica recorre rincipalmente em grande á disciplina teórica da engenharia da nanotecnologia e também á disciplina de desenho e construção nanorobôs.
Os nanorobôs são uma geração experimental de microrobôs e são geralmente dispositivos que possuem uma construção á escala nanométrica. Também podemos afirmar que um nanorobôs é um robô que permite a interacção com objectos à escala nanométrica. Assim, podemos incluir como sendo um instrumento nanorobótico, por exemplo, um microscópico atómico, quando este se encontra configurado para executar mani ula ões á escala nanométrica. Estes dispositivos (os nan ilizados especialmente 6 20 encontrem dentro do nosso corpo. Estima-se que poderão estar disponíveis dentro de 5 anos.
Os nanorobôs inorgânicos serão nanorobôs que poderão possuir um revestimento de estruturas de diamantes mecanicamente manipuladas e poderão realizar tarefas mais amplas e complexas tais como enviar medicamentos a células e órgãos especiTicos e realizar operações não – evasivas. Estes pequenos dispositivos serão possivelmente constituídos desde motores, sensores, transístores, 8 entre outros, sendo que estes componentes já se encontram em confecção. Fig. 6 – Nanorobôs • Software Um dos exemplos de um software utilizado pelos nanorobôs, neste caso na nanomedicina, é o NCD.
Este é um software que utiliza a computação gráfica para produzir em três dimensões o interior corpo humano, onde os nanorobôs irão executar funções. Este software possui protótipos computorizados de futuros Estes nanorobôs virtuais podem ser programados por uma pessoa, fazendo-os movimentar por um corpo humano virtual de modo a simular situações clínicas reais. Estas simulações possibilitam-nos obter informações que serão úteis para a construção de anorobôs, podendo assim ter-se uma ideia de como eles se comportarão dentro Alzheimer ou diabetes. Fig. – Esquema onde se pode ver muito resumidamente o que podem ser e algumas aplicações e nanorobôs Acredita-se que nanorobótica será em breve possível devido aos avanços em nanotecnologia e nano-sistemas, ou seja, de áreas como: – a electrónica em escala molecular que permite o desenvolvimento de sensores e motores accionadores em nanoescala; – os nanoprocessadores; – a computação bio-molecular que permite o processamento de tarefas lógicas por bio-computadores; – os bio-sensores; e os nano dispositivos cinéticos que permitirão locomoção dos Nanomedicina 10 Nanomedicina foi o nome dado á junção entre medicina e nanotecnologia e podemos dizer que, no geral, a nanomedicina consiste no uso de nanopartículas, nanorobôs e outros elementos em nanométrica para curar, diagnosticar ou prevenir doenças. Sendo um dos ramos mais promissores da medicina contemporânea, também é um dos ramos da medicina onde se faz mais esforços científicos na busca de novos tratamentos para as pr. nclpals doenças que nos afectam actualmente como o cancro e a sida.
NO poderiam ser introduzidos no osso corpo, seja por via oral ou intravenosa, nanorobôs capazes identificar e destruir células cancerosas ou infectadas por algum tipo de vírus, regenerar tecidos humanos que tenham sido destruídos bem como fazer rapidamente uma infinidade de convencionais (que baseados exclusivamente em química) não conseguem ou que demoram demasiado tempo. Fig. 8 — Nanorobô com a missão de caçar vírus 11 • Aplicações da nanomedicina Tratamento do cancro A nanomedicina está sendo usada no tratamento do cancro em vários países. Já se utilizam, por exemplo, pomadas com um ácido tilizado em vários remédios contra o cancro juntamente com nanoestruturas. Este medicamento consegue atingir o tumor directamente, mesmo que este se encontre em áreas mais profundas.
Este processo demora 4 horas mas está sendo desenvolvida uma outra pomada que irá demorar apenas 30 minutos a actuar! Tem a vantagem de apenas atacar as células cancerígenas, não danificando as células que não se encontram afectadas. Desenvolvimento de próteses Cientistas, resistência á tensão mecânica, podendo ser usados como aditivos em compostos para melhorar as características dos mesmos. Dependo da orientação da sua rede cristalina, estes nanotubos podem possuir propriedades eléctricas idênticas a metais ou a dos semi-metais, podendo ter aplicações em circuitos micro e nano-electrónicos. Também são muito bons condutores 12 calor, podendo ser utilizados na medicina, mais propriamente na precisão de cirurgias e exames.
Também existe uma esperança para o futuro para quem sofre de paralisia na medula óssea devido a lesóes uma vez que, estudos realizados nos Estados Unidos em ratos com lesões na medula óssea recuperaram 6 semanas depois de terem recebido uma injecção ontendo uma solução concebida com a ajuda da nanotecnologia para regenerar as células nervosas danificadas. Alguns exemplos de uso de nano- robôs: – nanorobôs capazes de penetrar no corpo humano para combater infecções; – nanorobôs capazes de destruir vírus e bactérias; – nanorobôs capazes de desobstruir artérias; – nanorobôs capazes de destruir células cancerígenas; – nanorobôs capazes de libertar medicamentos onde eles são necessários, ou seja, disponibilizar drogas e fármacos ao nível de células; – nanorobôs capazes de alterar o código genético para impedir doenças genéticas. 0 DF 20