Nanotecnologia
Nanotecnologia
• Equipe
• André Scarmagnani
• Ahmad Mohamed Tarabain
• Isaac da Silva
Definições
Estudo de manipulação da matéria numa escala atômica e
molecular;
Geralmente lida com estruturas com medidas entre 1 a 100
nanômetros em ao menos uma dimensão;
“Nano” vem do grego e significa “anão”.
Um dos instrumentos utilizados para exploração de materiais
nessa escala é o Microscópio eletrônico de varredura, o MEV.
1 nm
Um nanômetro equivale a um milionésimo de milímetro, medida
tão pequena que são necessários cerca de 400.000 átomos
amontoados para atingir a espessura de um fio de cabelo.
Comparação entre grandezas
Imagine se pudéssemos aumentar medidas numa mesma
proporção. Ao aumentar o nanômetro ele deveria ficar com o
tamanho de uma bola de futebol. Em compensação, uma
moeda de 1 centavo (que mede aproximadamente 1,7cm) seria
maior do que a Lua.
Ou seja, a relação entre um nanômetro e uma moeda de 1,2 cm,
seria o mesmo que comparar uma bola de futebol com a Lua.
Como é possível visualizar, o nanômetro não é uma partícula ou
um componente da eletrônica, mas é apenas uma mera forma
de medida.
O nome nanotecnologia foi escolhido em decorrência do
pequeno tamanho de vários itens utilizados para a construção
de componentes inteligentes e de alta tecnologia.
O termo “nanotecnologia” foi criado e definido pela
Universidade Científica de Tóquio, no ano de 1974. Mas só no
ano de 2000 a nanotecnologia começou a ser desenvolvida em
laboratórios e as pesquisas em cima desta tecnologia
aumentaram significativamente, tanto que hoje ela é o centro
das
atenções
em
várias
áreas
da
Ciência.
Como começou a
nanotecnologia?
A primeira vez em que se falou em nanotecnologia já faz muito
tempo. Um físico chamado Richard Feynman comentou em
Dezembro de 1959 sobre um breve conceito desta tecnologia.
Ele comentou a respeito do poder de manipulação de átomos e
moléculas, algo que resultaria em componentes tão pequenos,
que o homem nem poderia ver.
Abordagens
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 desgaste de materiais macroscópicos;
outra é a construção de dispositivos que se formam espontaneamente
a partir de componentes moleculares; e por último 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.
Aplicações
Processadores
Produção de transistores menores.
Efeitos:
• Os chips ficam menores, o que reduz o seu custo de fabricação;
• Cada transistor passa a operar com menos corrente elétrica, e por isso
o chip produz menos aquecimento;
• O chip pode passar a operar com clocks maiores;
• Podem ser produzidos chips mais avançados: novas gerações de
processadores ou melhoramentos de gerações anteriores.
No atual mercado encontram-se processadores de
32 nm, os quais possuem uma tecnologia muito
avançada para poder trabalhar em alta velocidade.
Evidentemente, o processador não tem dimensões
em nanômetros, mas as peças dentro dele são desta
escala minúsculas.
Intel Core i7-995X
Aplicações
Processadores
Breve: Processadores Ivy Bridge de 22 nm!
Se tudo der certo, os primeiros processadores Ivy Bridge chegarão em
março de 2012 e alguns meses depois nos computadores brasileiros.
Aplicações
Processadores gráficos
As placas de vídeo também têm vários componentes nanoscópicos.
Tanto NVIDIA como ATI possuem processadores gráficos (os famosos
GPUs) elaborados com tecnologia nano. Vale frisar que cada novo
modelo que sai, os GPUs ficam mais poderosos e ao mesmo tempo,
tendem a utilizar uma tecnologia nano em menor escala. Algumas
placas utilizam nanotecnologia de 90nm, já as placas mais modernas
utilizam 55nm ou até menos.
Radeon HD 7970: 28 nm
4.3 bilhões de transístores
Outras aplicações da nanotecnologia
Remédios
Reduz os efeitos colaterais e aumenta a eficácia.
Creme dental
Reconstitui o esmalte, aumentando a proteção do dente.
Cremes hidratantes e antienvelhecimento
Contribui para que o creme chegue às camadas mais profundas da pele,
sem que perca suas propriedades pelo caminho.
Brinquedos
Torna-os mais resistentes e imunes à proliferação de germes.
Roupas
Acrescenta funções aos tecidos. Eles podem se tornar bacteriostáticos,
repelentes a insetos ou impermeáveis.
Vidro
Capacidade de autolimpeza e antirreflexo.
Utilizações mais radicais
Outras utilizações mais radicais da nanotecnologia, seria a sua
utilização nas ciências computacionais, como por exemplo, na
nanofotonica, em que nanocristais seriam criados de modo a
permitir uma capacidade de busca na ordem dos milhares ou
dezenas de milhares de bits.
Tal como existe a formação de microcristais em certos
fenômenos naturais, especula-se que essa é a chave que poderá
tornar a nanofotônica possível, pois os nanocristais de baixa
densidade (com uma densidade equivalente à dos aerogels),
que permitirão refratar e/ou redirecionar o feixe de luz na
direção desejada. A estrutura de cada um destes cristais estaria
de acordo com a sua função específica.
Montador Molecular ou Nanomontador
Um montador molecular ou nanomontador (nanoassem) 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.
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.
A construção de um montador molecular ainda está longe de
ocorrer. Vários problemas persistem como a dificuldade de
trabalhar com átomos individuais necessários para a construção
do montador. Além disto, é difícil modelar o comportamento de
objetos complexos em escala nanométrica que obedecem as leis
quânticas.
Nanorobótica
Definições
O conceito de nanomáquinas e Nanorobôs está relacionado com
a simulação das biomoléculas naturais, que de fato agem como
tais. Só que elas não terão rodinhas, nem braços ou antenas.
Serão simplesmente moléculas associadas de forma inteligente,
projetadas e programadas para uma determinada função, com
uma arquitetura própria, funcional.
Nanorobótica é uma tecnologia que cria máquinas ou robôs à
escala de um nanométro (10-9 metros).
Mais especificamente, a nanorobótica recorre em grande parte
à disciplina teórica da engenharia da nanotecnologia, da
disciplina de desenho e construção de nanorobôs.
Nanorobôs são dispositivos que variam no tamanho de 0.1 a 10
micrômetros e construídos à escala nanométrica ou de
componentes moleculares.
Desafio atual
Construir bionano-eletrônicos e nanomáquinas. Nanorobôs
teriam tamanhos aproximados de 1micron (1000 nm = 1 µm), ou
seja, 6 vezes menor que o tamanho aproximado de um glóbulo
vermelho.
Para se atingir o objetivo de se construir bioeletrônicos,
companhias estão formando colaborações conjuntas e alianças
que viabilizarão novos nanoprodutos através de esforços
conjuntos de empresas como IBM, Motorolla, Philips
Electronics, Xerox/Parc, Hewlett-Packard, Dow Chemical, Bell
Laboratories, e Intel Corp., apenas para citar algumas empresas.
Para tal objetivo, novas metodologias e teoria para se explorar
ambientes e mundos nanoscópicos torna-se uma chave
fundamental nesta emergente área tecnológica.
Desafio atual
Os recentes avanços em computação biomolecular e a
confecção em escalas nanoscópicas de componentes
eletrônicos, sensores e motores, servem de base para a
construção de máquinas biomoleculares.
As boas perspectivas e o valor estratégico tecnológico de
nanotecnologia tem motivado governos dos mais diversos
países em conjunto com centros de pesquisa e grandes
empresas de capital privado a investirem vultosas quantias para
o rápido desenvolvimento desta nova frente tecnológica.
Software simula ação de nano-robôs
Um software chamado Nanorobot Control Design (NCD), tratase de um simulador em três dimensões, cujos módulos são
capazes de projetar as condições físicas, rodar o programa de
controle do nanorobô e determinar suas ações, além de gravar
seu comportamento para análise posterior.
Atualmente, o software é usado para monitorar níveis
nutricionais e, conforme a necessidade, os nanorobôs capturam
e manipulam biomoléculas em nutrientes que, posteriormente,
serão injetadas em áreas preestabelecidas, conforme ordem de
demanda.
Software simula ação de nano-robôs
Composto por um propulsor, um sensor de contato, barbatanas
e sensores acústicos, é projetado para se movimentar em
líquidos viscosos e quimicamente agressivos, desviar de
obstáculos, além de evitar um ataque do sistema imunológico
do corpo humano. Uma alternativa que está sendo investigada é
a de recobrir o corpo do robô com uma proteção de diamante.
Estrutura: 1.000 nm
Memristor
• É um componente que foi teorizado pelo cientista Leon Chua,
no ano de 1971. O Memristor é, na verdade, uma junção entre
a capacidade resistiva (do resistor) e a memorização (das
memórias).
• É construído com nanotecnologia, portanto você jamais
conseguirá vê-lo sem o auxílio de um instrumento apropriado.
Abaixo você pode conferir uma imagem que mostra 17
memristores bem de perto.
Memristores têm a
largura de 50
nanômetros, o que
equivale a menos de
200 átomos.
Memristor
O memristor tende a revolucionar completamente a
informática. Por ser um tipo de memória em tamanho nano, ele
ocupa pouquíssimo espaço físico, o que levará as fabricantes de
memória a investirem nesse ramo. Evidentemente, além do
espaço, o memristor é mais rápido em todos os sentidos,
principalmente por armazenar os dados sem a necessidade de
energia.
Imagine que interessante: por acaso acaba a energia elétrica em
sua casa e você não salvou nada do que estava aberto. Mas aí
você lembra que seu computador já é dotado de memristores,
os quais salvaram o estado do computador antes de tudo
desligar e claro, eles não perderam as informações que estavam
em sua tela.
Memristor
Companhias como a Sony, a Nintendo e a Microsoft poderão
desenvolver video games dotados de uma velocidade tão
incrível que não serão necessários “loadings” (carregamentos de
fases e jogos) eternos. Além disso, os memristores poderão
agilizar o processo de instalação dos jogos.
Voltando ao termo “NANOTECNOLOGIA”
Evidentemente, esta tecnologia não foi criada somente para
ajudar na informática, mas para revolucionar de maneira geral em
qualquer área onde fosse necessário.
Atualmente, pode-se relatar a aplicação da nanotecnologia na
Medicina, na Química, na Física quântica, nas indústrias que criam
protótipos aeroespaciais, refinarias e muitas tantas outras áreas.
Possíveis problemas na
nanotecnologia
Um dos possíveis problemas é a nanopoluição que é gerada por
nanomateriais ou durante a confecção destes.
Este tipo de poluição, formada por nanopartículas podem ser
muito perigosas uma vez que flutuem facilmente pelo ar
viajando por grandes distâncias.
Devido ao seu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem
entrar nas células de seres humanos, 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.
Cinema:
G.I. Joe – A Origem de Cobra
Nanomites, nano-ácaros ou nanites são formas de robôs
microscópicos extremamente minúsculas medindo geralmente
na escala de nanômetros.
Existe uma nova tecnologia de bomba de nanorobôs que são
capazes de destruir qualquer coisa em segundos. Mais uma vez
o mundo esta ameaçado de ser destruído por um tirano que
quer através do medo convencer as pessoas a lhe tornarem o
novo líder da humanidade.
VER TRAILER
Referências
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http://www.tecmundo.com.br/amd/2539-o-que-e-nanotecnologia-.htm
http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/setembro2004/ju265pag3a.html
http://www.nanorobotica.com.br/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanorrob%C3%B3tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologia
http://ethevaldo.com.br/coluna/o-poder-revolucionrio-da-nanotecnologia/
http://www.novaeletronica.net/tutoriais/nanotec/nanotecnologia.htm