Nanotecnologia

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Nanotecnologia, a manipulação e fabrico de materiais e dispositivos à escala de átomos ou de pequenos grupos de átomos. A “nanoescala” é tipicamente medida em nanómetros, ou bilionésimos de metro (nanos, sendo a palavra grega para “anão” a fonte do prefixo), e os materiais construídos a esta escala apresentam frequentemente propriedades físicas e químicas distintas devido a efeitos mecânicos quânticos. Embora dispositivos utilizáveis a esta pequena dimensão possam estar a décadas de distância (ver sistema microelectromecânico), as técnicas de trabalho à escala nanométrica tornaram-se essenciais à engenharia electrónica, e os materiais nanoengenharia começaram a aparecer em produtos de consumo. Por exemplo, milhares de milhões de “nanocristais” microscópicos, cada um com cerca de 10 nanómetros de comprimento, foram molecularmente enganchados em fibras naturais e sintéticas para conferir resistência a manchas em vestuário e outros tecidos; nanocristais de óxido de zinco foram utilizados para criar protectores solares invisíveis que bloqueiam a luz ultravioleta; e nanocristais de prata foram incorporados em ligaduras para matar bactérias e prevenir infecções.

Possibilidades para o futuro são numerosas. A nanotecnologia pode tornar possível o fabrico de materiais mais leves, fortes e programáveis que requerem menos energia para produzir do que os materiais convencionais, que produzem menos resíduos do que com o fabrico convencional e que prometem maior eficiência de combustível no transporte terrestre, navios, aviões e veículos espaciais. Nanocamadas para superfícies opacas e translúcidas podem torná-las resistentes à corrosão, riscos e radiação. Podem ser fabricados dispositivos e sistemas electrónicos, magnéticos e mecânicos em escala nanométrica com níveis de processamento de informação sem precedentes, bem como sensores químicos, fotoquímicos e biológicos para protecção, cuidados de saúde, fabrico e ambiente; novos materiais fotoeléctricos que permitirão o fabrico de painéis de energia solar rentáveis; e dispositivos híbridos de semicondutores moleculares que podem tornar-se motores para a próxima revolução na era da informação. O potencial para melhorias na saúde, segurança, qualidade de vida e conservação do ambiente é vasto.

Ao mesmo tempo, é necessário superar desafios significativos para que os benefícios da nanotecnologia se realizem. Os cientistas devem aprender a manipular e caracterizar os átomos individuais e os pequenos grupos de átomos de forma fiável. São necessárias novas e melhoradas ferramentas para controlar as propriedades e estrutura dos materiais à escala nanométrica; melhorias significativas nas simulações computorizadas de estruturas atómicas e moleculares são essenciais para a compreensão deste domínio. Em seguida, são necessárias novas ferramentas e abordagens para a montagem de átomos e moléculas em sistemas à escala nanométrica e para a posterior montagem de pequenos sistemas em objectos mais complexos. Além disso, os produtos nanotecnológicos devem proporcionar não só um melhor desempenho, mas também um custo mais baixo. Finalmente, sem integração de objectos à escala nanométrica com sistemas à escala micro e macroscópica (ou seja, desde milionésimos de metro até à escala milimétrica), será muito difícil explorar muitas das propriedades únicas encontradas na escala nanométrica.