Semana Nacional de Ciência e Tecnologia – 18 A 24 DE OUTUBRO DE 2004
Nanociência e Nanotecnologia
Raimundo Rocha dos Santos
Instituto de Física/UFRJ
[email protected]
http://www.if.ufrj.br/~rrds/rrds.html
90.000 vezes
300 vezes
27.000.000 vezes
Microscópio Ótico
Microscópio de Varredura por
Tunelamento (STM)
Propriedades físicas dos Nanotubos de
Carbono:
• suportam tensão longitudinal ~ 100 vezes
maior que aço (de mesmas dimensões), com peso
bem menor;
• resistência a dobras é das maiores conhecidas;
• um CNT é a estrutura mais fina e dura, feita
pelo homem, capaz de se apoiar a si própria e
que é quimicamente inerte na atmosfera.
• alguns tipos de CNT’s são bons condutores;
• razão de aspecto comprimento/diâmetro é uma
das maiores conhecidas: ~cm/nm = 107
Ph. Avouris, IBM
Manipulação de Nanotubos de Carbono (CNT’s) com
Microscópio de Força Atômica (AFM)
1. Modo “semcontacto”:
mapeamento da
imagem
2. Ponta do AFM é
usada como um
ancinho para
empurrar o CNT
3. Forte interação
entre CNT e a
superfície faz com
que o CNT
mantenha a
deformação
imposta pelo AFM
http://www.research.ibm.com/nanoscience/manipulation.html
Um CNT isolado (mostrado em vermelho)
inicialmente em um substrato isolante
(SiO2; verde) é levado, em vários passos,
até um filme fino de tugstênio (azul).
Lá, ele é esticado, de modo a atravessar
uma barreira isolante de óxido de
tungstênio (amarela).
http://www.research.ibm.com/nanoscience/manipulation.html
A grande razão de aspecto favorece o uso do CNT como LED
(efeito de pontas: campo elétrico mais intenso quanto mais fino for a ponta)
fio de Au
CNT pendurado
Comprometimento da NASA com
Nanotecnologia
Futuro da exploração do espaço depende de
tecnologias avançadas como nanotecnologia
 produção de compósitos de CNT a baixo custo
 p.ex., redução de ~50% no peso de aeronaves
 armazenagem de energia, materiais térmicos,
nanoeletrônica, nanosensores, materiais de descarga
eletrostática, aplicações biomédicas.
Bacterial Adhesion
A Razatos et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:11059 (1998)
Bacterial adhesion and contamination of non-biological
surfaces are serious problems in the medical, dental and food
science fields. Bacterial adhesion begins with the long-range,
reversible interactions between a bacterium and a substrate.
Once a bacterium is in close proximity to a surface, it can
establish short range, permanent interactions.
Bacteria
cement themselves to the surface, forming a slimy layer
known as a biofilm. At the present time, there is no cure for
biofilm infections because the bacteria are resistant to any
anti-microbial
or
antibiotic
treatment.
Currently, little is known about the initial forces involved in the
adhesion of bacteria to non-biological surfaces. Researchers
have developed a technique that uses the Atomic Force
Mircroscope (AFM) to directly measure the forces of
interaction between bacteria and planar substrates. AFM
force measurements presented in terms of force versus
distance curves are highly quantitative and informative. The
AFM is sensitive enough to detect changes in the adhesive
behavior of bacteria due to incremental changes in the
bacterial cell surface composition Currently, the AFM-based
methodology is being used to investigate modification
strategies of the solid-liquid interface in order to block
bacterial adhesion.
This is a contact-mode AFM image of an Escherichia coli
bacterial lawn irreversibly immobilized onto a planar glass
substrate under physiological conditions.
Agradeços aos seguintes pesquisadores, por material generosamente
cedido para uso nesta apresentação:
Belita Koiller, IF/UFRJ
Anderson Stevens Leonidas Gomes, DF/UFPe
Edison Zacarias da Silva, IF/UNICAMP
Oscar Malta, DQ/UFPe