A nanotecnologia é uma das áreas emergentes na física moderna. De fato, nessa área os objetivos e compreensões voltam-se para as escalas nanométricas. Logo, nesses cenários nós podemos ver manifestações de efeitos quânticos dos átomos e moléculas de forma mais evidente. Nesse sentido, a nanociência e a nanotecnologia constituem um novo passo para o desenvolvimento tecnológico e científico.
Em virtude disso, nesse artigo, nos da MeuGuru vamos trazer para você, um pouco do panorama da nanotecnologia e seu estado de arte atual. Então gurunauta, vem comigo que hoje vamos entrar num mundo nanoscópico.
Entendendo a escala nanométrica
Primeiro de tudo, é importante entendermos o que é o termo nano que estamos sempre nos referindo. De fato, a escala nanométrica refere-se a dimensões extremamente pequenas, medidas em nanômetros (nm). Em relação ao metro, temos que um nanômetro é igual a um bilionésimo de um metro (10^-9 metros) ou um milionésimo de um milímetro.
A escala nanométrica é importante porque muitos materiais exibem propriedades únicas em níveis tão pequenos. Por exemplo, um material que é opaco em grandes escalas pode se tornar transparente em escalas nanométricas. Além disso, materiais nanométricos podem ter uma maior área de superfície em relação ao seu volume, o que pode aumentar sua reatividade química e torná-los úteis em uma variedade de aplicações, como catalisadores e dispositivos eletrônicos.
Uma ideia para se ter em mente do quão pequeno é um nanômetro, é comparando um grão de areia (análogo ao nanomêtro) com um campo de futebol (análogo ao metro).
O despontar da nanotecnologia
Agora, já entendemos a escala em que estamos trabalhando, vamos começar a discutir sobre a nanociência propriamente dita. Para isso, vamos revisitar um importante fato histórico que ocorreu durante uma palestra intitulada “There is plenty of history at the bottom” (Há mais história lá em baixo). Nesse jantar realizado para a comunidade científica dos EUA, o físico Richard Feynman propôs um novo campo de estudo, o qual iria se basear na capacidade de manipulação da matéria em escala nanométrica, esse episódio que é considerado como o marco inicial da nanotecnologia.
A partir disso, diversos foram as pesquisas voltadas para que a ficção científica proposta por Feynman torne-se verdade. Nese contexto, a busca por uma nova engenharia fez cientistas buscarem métodos tanto teóricos quanto experimentais para que pudessem moldar estruturas a partir de seus átomos e moléculas. Pense aqui que, basicamente você teria uma situação análoga a uma construção civil, entretanto, os tijolos seriam os átomos.
Nesse contexto, vários avanços científicos foram feitos resultando na descoberta de materiais únicos. De fato, a ideia inicial de Feynman considerava o maior foco e interesse apenas a miniaturização da matéria. Entretanto, ao passo que essa realidade tornou-se tangível a ciência moderna, foi constatado que materiais em nano escala teriam propriedades intrínsicas muito interessantes. Assim, próximos a essa nível, efeitos quânticos se manifestariam fazendo com que dispositivos produzidos assim tivessem propriedades específicas e muito superiores aos materiais usuais.
Os nanomateriais de carbono e o futuro
Os nanomateriais de carbono, como os nanotubos de carbono e o grafeno, são materiais extremamente promissores devido às suas propriedades únicas e versatilidade em várias aplicações. Suas descobertas e pesquisas relacionadas renderam prêmios Nobel em física e química.
o grafeno foi descoberto em 2004 por Andre Geim e Konstantin Novoselov, que trabalhavam na Universidade de Manchester, no Reino Unido. Eles isolaram o grafeno a partir de uma folha de grafite usando uma fita adesiva, mostrando que era possível produzir grafeno em escala nanométrica. Geim e Novoselov foram premiados com o Prêmio Nobel de Física em 2010 por sua descoberta do grafeno. Algumas propreidades do grafeno são
- Condutividade elétrica e térmica
- Resistência e rigidez
- Transparência óptica
Em 1991, os nanotubos de carbono foram descobertos pelos pesquisadores Sumio Iijima e Kazuhiko Takeuchi, que trabalhavam na NEC Corporation, no Japão. Em 1996, Iijima recebeu o Prêmio Benjamin Franklin em Física por suas contribuições para a descoberta dos nanotubos de carbono. Esses materiais apresentam várias propreidades interessantes como
- Alta resitência mecânica
- condutividade térmica e elétrica
- capacidade de adsorção
- propriedades semicondutoras
