HISTÓRIA DA NANOTECNOLOGIA

HISTÓRIA DA NANOTECNOLOGIA

O homem no decorrer de sua história vem descobrindo e aprendendo inúmeras técnicas e ferramentas que facilitam a realização de suas tarefas e atividades no seu dia a dia. Este desenvolvimento humano nos trouxe a revolução industrial e com esta, hoje inúmeros são os benefícios proporcionados pelo uso da tecnologia em nossas vidas. E é neste cenário do que temos hoje para o que será o depois de amanhã, que se anuncia a Revolução Nanotecnológica. O que sabemos e vivemos hoje é primitivo diante do que é a promessa anunciada para o amanhã.

Em 1959, em uma palestra intitulada “Há muito espaço lá embaixo”, ministrada no Instituto de Tecnologia da Califórnia, o físico Richard Feynman sugeriu que no futuro engenheiros poderiam manipular átomos como quisessem na construção de novos materiais, desde que respeitadas às leis básicas do universo.

Esta palestra de Feynman foi considerada o marco inicial da nanotecnologia, cuja ideia era que não precisamos aceitar os materiais em sua natureza, mas podemos construir novos materiais.

O termo Nanotechnology foi criado em 1974, na Universidade de Ciências de Tókio pelo então professor Norio Taniguchi para descrever a manufatura precisa de materiais com tolerâncias nanométricas.

Na década de 80 o termo Nanotecnologia foi reinventado e teve sua definição expandida pelo professor K. Erick Dexler do Massachussetts Institute of Technology – MIT em seu livro “Engines of Creation – The Coming Era of Nanotechnology”, de 1986. Em 1992 sua tese de doutorado “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation” reacendeu o interesse no meio científico mundial.

CONCEITO DE NANOTECNOLOGIA

"Os princípios da física, pelo que eu posso perceber, não falam contra a possibilidade de manipular as coisas átomo por átomo. Não seria uma violação da lei; é algo que, teoricamente, pode ser feito mas que, na prática, nunca foi levado a cabo porque somos grandes demais" - Richard Feynman.

A Nanociência é uma nova área de conhecimento. Tem total relação com modelos e técnicas de disciplinas como Física, Química, Biologia e Computação, chamada inclusive como “supra-ciência”. Essa relação existe pelo fato de que as soluções nanológicas auxiliam estas áreas a resolver problemas que não teriam resolução sem elementos nanotecnológicos.

A aplicação da Nanociência é conhecida como Nanotecnologia, que aliada a Engenharia de Materiais, procura obter técnicas de manipulação a nível atômico e molecular, com o deslocamento, introdução ou mesmo retirada de átomos de uma estrutura, a fim de se obter novos produtos de acordo com a necessidade. A Nanotecnologia é assim denominada porque seus objetos são medidos em nanômetros. De origem grega, “nano” é um prefixo que significa “anão”. Um nanômetro (abreviado como nm) equivale a um bilionésimo de metro(m). Ou seja, 1 nm é igual a 10-9 m.

A manipulação atômica através de elementos nanotecnológicos traz a possibilidade de construção de estruturas átomo a átomo, o que possibilita a criação de materiais com estruturas químicas novas. Este rearranjo destas estruturas traz mudanças às características físico-químicas, tais como resistência mecânica ou pontos de fusão e condução de calor e eletricidade, variáveis muito importantes para as áreas citadas neste trabalho.

NANOTECNOLOGIA NA ELETRÔNICA

A eletrônica à base de silício pode não ter limites tão drásticos à miniaturização quanto se imaginava. Conforme os componentes eletrônicos ficam menores, eles passam a obedecer às leis da mecânica quântica, e não mais às leis da física clássica. Por exemplo, um fio deveria apresentar uma resistência cada vez maior à passagem da corrente elétrica conforme seu diâmetro diminui, inviabilizando uma miniaturização contínua das conexões de cobre no interior dos chips.

Mas pesquisadores australianos demonstraram que não é isso o que acontece. Construindo os mais finos fios já feitos em silício - apenas quatro átomos de largura e um átomo de altura - eles demonstraram que a Lei de Ohm continua válida, como se os nanofios se recusassem a aceitar as leis da mecânica quântica. Bent Weber e seus colegas descobriram que a resistividade elétrica dos seus nanofios - uma medida da facilidade com que a corrente elétrica pode fluir por eles - não depende da espessura do fio. O resultado é que os nanofios, fabricados "de baixo para cima", ou seja, átomo por átomo, transmitem energia quase tão bem quanto os fios normais de cobre.

TECNOLOGIA ATÔMICA

Isto é surpreendente porque a maioria dos especialistas acreditava que os efeitos quânticos iriam limitar a miniaturização dos componentes eletrônicos abaixo de determinadas dimensões - 10 nanômetros é a dimensão frequentemente apontada como o limite para a tecnologia "de cima para baixo". A equipe construiu nanofios depositando átomos de fósforo, um por um, dentro de canais escavados em uma pastilha de silício, usando a ponta de microscópio eletrônico de tunelamento. Como os átomos de fósforo ficaram "embutidos" no silício, eles ficaram isolados de qualquer influência externa, o que permitiu a medição de suas características com altíssima precisão.

Os nanofios pacientemente fabricados têm dimensões entre 1,5 e 11 nanômetros de espessura - dimensões 20 vezes menores do que as dos fios mais finos encontrados nos processadores atuais. Em todas as dimensões testadas, os nanofios mantiveram a capacidade de transferência de corrente do cobre, demonstrando que as propriedades do material maciço podem ser conservadas até a escala atômica.

"É extraordinário ver que essa lei básica, a Lei de Ohm, continua valendo mesmo quando construímos um fio usando os blocos básicos de construção da natureza, os átomos," disse Weber.

CLÁSSICO E QUÂNTICO

Segundo os pesquisadores, esse comportamento clássico no reino quântico sugere que várias novas gerações de componentes eletrônicos poderão ser construídas com a tecnologia atual, uma vez que a interconexão dos componentes no interior dos chips poderá atingir a escala atômica sem perda de funcionalidade.

A fronteira entre os mundos clássico e quântico é um terreno ainda por demarcar. Experimentos têm mostrado que não há uma regra geral para quando o comportamento clássico cessa e dá lugar ao comportamento quântico.