É difícil imaginar o futuro sem a presença das nanotecnologias. A manipulação da matéria em nível atômico e submolecular abriu caminho para grandes avanços na química, biologia e medicina. No entanto, as aplicações da nanotecnologia em desenvolvimento são muito mais amplas e diversificadas do que imaginávamos.

10 Fazendo um filme

Sem a invenção do microscópio de tunelamento de varredura (STM) na década de 1980, o campo da nanotecnologia poderia ter permanecido ficção científica. Com a sua precisão atómica, o STM permitiu aos físicos estudar a estrutura da matéria de uma forma que seria impossível com os microscópios convencionais .

O surpreendente potencial do STM foi demonstrado por pesquisadores da IBM quando criaram A Boy and His Atom , que foi o menor filme de animação do mundo. Foi produzido movendo átomos individuais sobre uma superfície de cobre .

O filme de 90 segundos retrata um menino feito de moléculas de monóxido de carbono brincando com uma bola, dançando e quicando em uma cama elástica. Composta por 202 quadros, a animação ocorre em um espaço tão pequeno quanto 1/1000 do tamanho de um único fio de cabelo humano . Para fazer o filme, os pesquisadores utilizaram um recurso exclusivo que acompanha o STM: uma caneta carregada eletricamente e extremamente afiada com uma ponta feita de um átomo . A caneta é capaz de detectar as posições exatas das moléculas de carbono na superfície de animação (que neste caso é a folha de cobre). Portanto, pode ser usado para criar imagens das moléculas, bem como movê-las para novas posições.

9 Recuperação de petróleo

9 Óleo
As despesas globais com a exploração de petróleo aumentaram exponencialmente durante a última década . No entanto, a eficiência na recuperação de petróleo continua a ser uma questão importante. Quando as empresas petrolíferas fecham um poço de petróleo, menos da metade do petróleo do reservatório é extraído. O resto é deixado para trás porque fica preso na rocha, onde é muito caro recuperá-lo . Felizmente, com a ajuda da nanotecnologia, os cientistas na China descobriram uma forma de contornar esta situação .

A solução é aprimorar uma técnica de perfuração existente. A técnica original envolve a injeção de água nos poros da rocha onde o petróleo está localizado. Isso desloca o óleo e o força a sair. No entanto, este método revela a sua limitação assim que o óleo dos poros facilmente alcançados é extraído. A essa altura, a água começa a emergir do poço em vez de petróleo.

Para evitar isso, os pesquisadores chineses Peng e Ming Yuan Li tiveram a ideia de infundir na água nanopartículas que podem obstruir as passagens entre os poros da rocha. Este método tem como objetivo fazer com que a água siga caminhos mais estreitos até os poros que contêm óleo e forçar a saída do óleo. Com estudos de campo bem-sucedidos realizados na China, este método provou ser altamente eficiente na recuperação de 50% do ouro negro que, de outra forma, permaneceria fora de alcance.

8 Telas de alta resolução

8 Alta resolução
As imagens nas telas dos computadores são apresentadas por meio de pequenos pontos chamados pixels. Independentemente de seus tamanhos e formatos, o número de pixels em uma tela continua sendo um fator determinante na qualidade da imagem. Com telas tradicionais, porém, mais pixels significavam telas maiores e mais volumosas – uma limitação óbvia.

Enquanto as empresas estavam ocupadas vendendo suas telas colossais aos consumidores, cientistas da Universidade de Oxford descobriram uma maneira de criar pixels com apenas algumas centenas de nanômetros de diâmetro . Isto foi conseguido explorando as propriedades de um material de mudança de fase chamado GST (um material encontrado em produtos de gerenciamento térmico). No experimento, os cientistas usaram camadas de GST com sete nanômetros de espessura imprensadas entre eletrodos transparentes. Cada camada – com apenas 300 por 300 nanômetros de tamanho – atua como um pixel que pode ser ligado e desligado eletricamente. Ao passar a corrente elétrica pelas camadas, os cientistas conseguiram produzir imagens com qualidade e contraste razoáveis.

Os nanopixels servirão a uma variedade de propósitos onde os pixels convencionais se tornaram impraticáveis. Por exemplo, seu pequeno tamanho e espessura os tornarão uma ótima opção para tecnologias como óculos inteligentes, telas dobráveis ​​e retinas sintéticas. Outra vantagem dos monitores de nanopixels é o menor consumo de energia. Ao contrário dos monitores existentes que atualizam constantemente todos os pixels para formar imagens, os monitores baseados em camadas GST atualizam apenas a parte da tela que realmente muda, economizando energia.

7 Tinta que muda de cor

7 pintura
Ao fazerem experiências com cadeias de nanopartículas de ouro, cientistas da Universidade da Califórnia depararam-se com uma observação surpreendente. Eles notaram que a cor do ouro muda quando um cordão de suas partículas é esticado ou retraído, produzindo o que um dos cientistas descreveu como um lindo azul brilhante que se transforma em roxo e depois em vermelho. A descoberta inspirou os cientistas a criar sensores a partir de nanopartículas de ouro que mudam de cor quando lhes é aplicada pressão.

Para produzir os sensores, nanopartículas de ouro devem ser adicionadas a um filme polimérico flexível. Quando o filme é pressionado, ele se estica e faz com que as partículas se separem e a cor mude. Pressionar levemente torna o sensor roxo, enquanto pressionar com mais força o torna vermelho. Os cientistas notaram esta propriedade intrigante não apenas nas partículas de ouro, mas também na prata, onde as partículas mudam para amarelo quando esticadas.

Os sensores podem servir a vários propósitos. Por exemplo, poderiam ser incorporados em móveis, como sofás ou camas, para avaliar as posições sentadas ou de dormir. Apesar de ser feito de ouro, o sensor é pequeno o suficiente para superar a questão do custo .

6 Carregamento do telefone

6 Telefone inteligente
Seja um iPhone, Samsung ou outro tipo de telefone, todo smartphone que sai de fábrica vem com duas desvantagens notórias: a duração da bateria e o tempo que leva para recarregar. Embora o primeiro ainda seja um problema universal, cientistas da cidade de Ramat Gan, em Israel, conseguiram resolver o segundo problema criando uma bateria que requer apenas 30 segundos para recarregar.

O avanço foi atribuído a um projeto relacionado à doença de Alzheimer realizado por pesquisadores da Universidade de Tel Aviv. Os pesquisadores descobriram que as moléculas peptídicas que encurtam os neurônios do cérebro e causam doenças têm uma capacitância muito alta (a capacidade de preservar cargas elétricas). Essa descoberta contribuiu para a fundação da StoreDot, uma empresa focada em nanotecnologias voltadas para produtos de consumo. Com a ajuda de pesquisadores, a StoreDot desenvolveu NanoDots – tecnologia que aproveita as propriedades dos peptídeos para melhorar a vida útil da bateria dos smartphones. A empresa demonstrou um protótipo de sua bateria no evento ThinkNext da Microsoft. Usando um telefone Samsung Galaxy S3, a bateria foi carregada de zero a totalmente em menos de um minuto .

5 Entrega sofisticada de medicamentos

5 Medicina
Os tratamentos para doenças como o cancro podem ser proibitivamente caros e, em alguns casos, demasiado tardios. Felizmente, diversas empresas médicas de todo o mundo estão pesquisando formas baratas e eficazes de tratar doenças. Entre eles está a Immusoft, uma empresa que pretende revolucionar a forma como os medicamentos são entregues ao nossos corpos .

Em vez de gastar milhares de milhões de dólares em medicamentos e programas de terapia, a Immusoft acredita que podemos projetar os nossos corpos para produzirem medicamentos por si próprios. Com a ajuda do sistema imunitário, as células de um paciente podem ser alteradas para receber novas informações genéticas que lhes permitam produzir o seu próprio medicamento . A informação genética pode ser entregue através de cápsulas nanométricas injetadas no corpo .

O novo método ainda não foi testado em um paciente humano. No entanto, a Immusoft e outras instituições relataram experiências bem-sucedidas realizadas em ratos. Se for comprovado que é eficaz em humanos, o método reduzirá significativamente os custos de tratamento e terapia de doenças cardiovasculares e várias outras doenças.

4 Comunicação Molecular

4 moléculas
Há circunstâncias em que as ondas electromagnéticas, a alma das telecomunicações globais, tornam-se inutilizáveis. Pense em um pulso eletromagnético que poderia tornar inúteis os satélites de comunicação e todas as formas de tecnologia que dependem deles. Estamos bastante familiarizados com esses cenários aterrorizantes dos filmes do Juízo Final. Além disso, esta questão foi contemplada durante anos por investigadores da Universidade de Warwick, no Reino Unido, e da Universidade de York, no Canadá, antes de finalmente chegarem a uma solução inesperada .

Os investigadores observaram como algumas espécies animais, especialmente insectos, utilizam feromonas para comunicar através de longas distâncias. Após a coleta dos dados, eles conseguiram desenvolver um método de comunicação em que as mensagens são codificadas nas moléculas do álcool evaporado. Os pesquisadores demonstraram com sucesso a nova técnica usando álcool isopropílico como produto químico de sinalização e “O Canadá” como primeira mensagem.

Dois dispositivos foram empregados com este método, incluindo um transmissor para codificar e enviar a mensagem e um receptor para decodificá-la e exibi-la. O método funciona digitando uma mensagem de texto no transmissor usando o Arduino Uno (um microcontrolador de código aberto) que vem com uma tela LCD e botões. O controlador então converte o texto inserido em uma sequência binária que é lida por um pulverizador eletrônico contendo o álcool. Uma vez lida a mensagem binária, o pulverizador a converte em um conjunto controlado de pulverizações onde “1” representa uma pulverização e “0” significa nenhuma pulverização. O álcool no ar é então detectado pelo receptor que consiste em um sensor químico e um microcontrolador. O receptor lê e converte os dados binários de volta em texto antes de exibi-los em uma tela .

Os pesquisadores conseguiram enviar e receber a mensagem “O Canada” através de vários metros de espaço aberto. Como resultado, vários cientistas expressaram confiança no método. Eles acreditam que pode ser útil em ambientes como túneis subterrâneos ou tubulações, onde as ondas eletromagnéticas se tornam inúteis.

3 Armazenamento de computador

3 Computador
Durante as últimas décadas, os computadores cresceram exponencialmente tanto em poder de processamento quanto em capacidade de armazenamento. Este fenômeno foi previsto com precisão por James Moore há cerca de 50 anos e mais tarde tornou-se amplamente conhecido como Lei de Moore . No entanto, muitos cientistas – incluindo o físico Michio Kaku – acreditam que a Lei de Moore está a desmoronar-se. Isto se deve ao fato de que o poder dos computadores não consegue acompanhar o aumento exponencial das tecnologias de produção existentes .

Embora Kaku enfatizasse o poder de processamento, o mesmo conceito se aplica à capacidade de armazenamento. Felizmente, não é o fim da estrada. Uma equipe de pesquisadores da Universidade RMIT, em Melbourne, está agora explorando alternativas. Liderada pelo Dr. Sharath Sriram, a equipe está prestes a desenvolver dispositivos de armazenamento que imitem a maneira como o cérebro humano armazena informações. Os pesquisadores deram o primeiro passo e construíram um nanofilme quimicamente projetado para preservar cargas elétricas nos estados ligado e desligado . O filme, que é 10 mil vezes mais fino que um fio de cabelo humano, pode se tornar a pedra angular para o desenvolvimento de dispositivos de memória que reproduzam as redes neurais do cérebro.

2 Nanoarte

2 arte
O promissor desenvolvimento da nanotecnologia tem merecido grande admiração por parte da comunidade científica. No entanto, os avanços na nanotecnologia já não estão confinados à medicina, biologia e engenharia. A nanoarte é um campo emergente que nos permite ver o minúsculo mundo sob o microscópio de uma perspectiva totalmente nova.

Como o próprio nome indica, a nanoarte é uma combinação de arte e nanociência praticada por um pequeno número de cientistas e artistas. Entre eles está John Hart, engenheiro mecânico da Universidade de Michigan, que fez um nanorretrato do presidente Barack Obama. O retrato, batizado de Nanobama, foi criado para homenagear o presidente quando ele era candidato nas eleições presidenciais de 2008. Cada face do Nanobama mede apenas meio milímetro de diâmetro e é inteiramente esculpida em 150 nanotubos. Para produzir os retratos, Hart primeiro criou um desenho do icônico pôster “Hope”. Ele então imprimiu o desenho em uma placa de vidro revestida com as nanopartículas necessárias para o crescimento dos nanotubos. Usando um forno de alta temperatura, era apenas uma questão de tempo até que o retrato estivesse pronto para uma sessão fotográfica .

1 Quebra de recorde

1 livro
A humanidade sempre procurou construir as coisas mais fortes, rápidas e maiores. Mas, quando se trata de construir o menor, a nanotecnologia surge em cena. Entre as menores coisas já criadas usando nanotecnologia está um livro chamado Teeny Ted From Turnip , que é atualmente considerado o menor livro impresso do mundo . Produzido no Laboratório de Nano Imagem da Universidade Simon Fraser, em Vancouver, Canadá, o livro mede apenas 70 micrômetros por 100 micrômetros e é feito de letras esculpidas em 30 páginas de silício cristalino .

A história do livro, escrita por Malcolm Douglas Chaplin, apresenta Teeny Ted e seu triunfo no concurso de nabos na feira anual do condado. Mais de 100 exemplares do livro foram publicados. Mas para comprar um deles você precisará de muito dinheiro – um único livro custa mais de US$ 15 mil. Também será necessário um microscópio eletrônico para lê-lo, aumentando ainda mais o custo .

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