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O QUE É A NANOCIÊNCIA?
A palavra é a combinação do termo "nano" do grego "nanos" ou do latim "nanus", que significa "anão" e da palavra "ciência", que significa saber exacto.
Um nanómetro é um milionésimo de milímetro, o mesmo é dizer que é 80 mil vezes mais pequeno do que a espessura de um cabelo humano.
De facto, nano remete para uma dimensão tão pequena que uma estrutura nanodimensionada tem que ser ampliada mais de 10 milhões de vezes
para a podermos facilmente apreciar em pormenor a olho nú. Para que se possa perspectivar, um único fio de cabelo humano tem a dimensão de 80.000 nm
(nanómetros) de espessura, enquanto que 1 nm comtém 10 átomos de hidrogénio colocados lado a lado. A conhecida molécula de DNA tem o tamanho de aproximadamente 2,5 nm de largura,
enquanto que um glóbulo vermelho tem 5.000 nm de diâmetro.
A ideia da matéria ser composta por pequenas unidades indivisíveis não observáveis a olho nú, os átomos, última fracção da matéria,
já tem cerca de 2400 anos e foi defendida na Antiga Grécia por um filósofo de nome Demócrito. Esta ideia perdurou por séculos sem comprovação até que,
em 1803, o químico e físico inglês, John Dalton, alertou para o facto de que os componentes químicos, combinados em determinadas proporções,
poderem ser explicados pelo agrupamento de átomos que formam unidades maiores denominadas moléculas. A teoria atómica, ganhou mais crédito a partir de
1905, devido ao trabalho de Albert Einstein, que explicou o movimento browniano como sendo oriundo de colisões entre átomos.
Em 1911, baseando-se nas experiências do físico inglês Joseph J. Thomson, realizadas anos antes, que demonstravam a existência de uma
partícula sub-atómica, denominada electrão e com massa inferior a um milésimo do átomo mais leve, o físico inglês Ernest Rutherdorf demonstrou que os átomos
têm uma estrutura interna, ou seja, não são indivisíveis. De acordo com estas descobertas, os átomos são constituídos por um núcleo muito pequeno, carregado positivamente,
em torno do qual gira um determinado número de electrões. Em 1932, um colega de Rutherdorf descobriu ainda que o núcleo é formado por partículas de carga positiva, denominadas de protões, e de neutrões
que são partículas com quase a mesma massa do protão, mas sem carga eléctrica.
Na década de 1960, o físico Murray Gell-Mann descobriu que os protões e neutrões não são partículas "elementares", mas que, quando colidiam entre si ou com electrões produziam partículas ainda menores
denominadas quarks.
Hoje sabemos que apesar de os átomos formarem o nosso mundo, são divisíveis, e ocorrem naturalmente no universo em apenas 92 tipos diferentes. Sabemos ainda que pode haver no universo partículas ou alguma forma
de energia ainda não descobertas. Apesar disto, a certeza cientifica da hipótese atómica é relativamente recente. Foi só no decorrer do século XIX que os químicos se foram convencendo de que a melhor maneira de explicar quantitativamente
reacções químicas, é supondo que estas se dão entre unidades bem definidas de cada composto. Alguns físicos, já quase no final do século XIX, formularam uma teoria "estatística" da matéria, na qual se procura explicar o comportamento dos corpos
com os quais lidamos diariamente pelo comportamento dessas pequenas unidades "invisíveis" da matéria, os átomos e as moléculas (moléculas são átomos do mesmo tipo ou de tipos diferentes, fortemente ligados entre si, originando novas entidades, com propriedades
físico-químicas distintas).
O advento da quântica permitiu um novo olhar sobre a matéria, levando à descoberta de realidades que nos surpreendem e muitas vezes vão contra a nossa intuição. A física à escala nanométrica é diferente. Propriedades termodinâmicas e de mecânica quântica desprezáveis à macro-escala,
tornam-se agora importantes. Já não se trabalha com materiais compostos mas com átomos e moléculas. Nesta dimensão, verifica-se um factor de redução de tamanho que se revela fundamental e que resulta na alteração das propriedades físicas e químicas dos materiais. Ao manipularmos um objecto com uma dimensão entre 0,1 e 100 nm, a gravidade
passa a ter menor importância. As propriedades do material obedecem agora à física quântica que difere em vários pontos da física clássica. Ganham relevo características térmicas, ópticas, magnéticas e eléctricas, à medida que a dimensão vai sendo menor numa mesma partícula, mesmo mantendo a mesma composição química. As reacções químicas entre diferentes elementos químicos
podem reduzir-se significativamente, pois as áreas de contacto entre nanopartículas são muito maiores. Podemos pois encontrar fenómenos que desafiam o nosso senso comum, electrões que se movimentam ao redor do núcleo atómico sem que haja perca de energia, partículas com capacidade de estar em vários pontos ao mesmo tempo, coisas que à luz da física clássica dificilmente entenderiamos possível.
É importante referir que o espaço tridimensional do nosso "mundo convencional", mundo macroscópico, se vai limitando à escala, tornando-se bidimensional nas camadas de espessura nanométrica e unidimensional nos nanofios. Incrivelmente chega à dimensão "zero" nos chamados pontos quânticos.
Tomemos uma folha de alumínio para exemplo. Se cortarmos essa folha até uma espessura de 20 a 30 nanómetros, ela pode explodir.
De outra forma, se colocarmos um berlinde num copo de água, as forças que vão predominar são a gravidade e impulsão, mas para uma nanopartícula estas forças são
desprezáveis, predominando a viscosidade e os choques constantes com as moléculas de água.
As nanopartículas embora sendo do mesmo elemento comportam-se de forma distinta, em relação às partículas maiores, em termos de cores, propriedades termodinâmicas, conductividade eléctrica, etc. Portanto, o tamanho da partícula é de vital importância porque muda a natureza das interacções das forças
entre as moléculas do material e assim, muda os impactos que estes processos ou produtos nanotecnológicos tem junto ao meio ambiente, à saúde humana e à sociedade.
Existem cientistas que consideram a nanociência como uma supra-ciência, pois avança na medida em que disciplinas como a Física, Química, Biologia e Computação vão aplicando os seus modelos e técnicas nesta nova área do conhecimento. A nanotecnologia surge assim como a nanociência aplicada.
É notório um crescente interesse mundial na nanociência, pois os governos reconhecem a importância da primazia no domínio desta tecnologia. O destaque vai para os Estados Unidos e o Japão países que despendem as maiores verbas em investigação. Apesar de várias pesquisas em nanotecnologia se apresentarem
ainda em estádio de desenvolvimento, diversos produtos inovadores baseados na nanotecnologia já são comercializados no mercado mundial. Entre as aplicações inovadoras que já incorporam esta tecnologia, podem-se citar como exemplos: vidros para automóveis, óculos de sol, tecidos, equipamentos desportivos, protectores solares,
cosméticos, televisores, chips e memórias para computadores.
A biotecnologia, os semicondutores e os novos materiais, com destaque para os produtos criados a partir de nanotubos de carbono, são as três áreas que maiores oportunidades apresentarão num futuro próximo.
Ao permitir a manipulação do mundo numa dimensão sem precedentes, a nanotecnologia vai levantar à sociedade questões da mais variada e profunda ordem. A fronteira para o mundo nano já foi cruzada e um longo caminho para a regulamentação desta
actividade científica está ainda por fazer.
De acordo com o dicionário Aurélio, por revolução entende-se a transformação radical dos conceitos artísticos ou científicos dominantes numa determinada época. A revolução invisível já teve início e está a caminho..
Ana Rita Maltez
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