A primeira notícia sobre nanotecnologia no Brasil
Autor: Nanotecnologia | Publicado: 2010-06-17T19:26:00-07:00

Notícia publicada na Revista Superinteressante em maio de 1992. No coração da matériaGraças ao microscópio de efeito túnel, baseado nos princípios  da Física quântica, os cientistas conseguem enxergar átomos e  manipulá-los um a um. Em uma década, a nanotecnologia, ciência do  infinitamente pequeno, poderá ver os primeiros resultados práticos da  possibilidade de construir moléculas sob medida. A longo prazo, em vinte  ou trinta anos, é provável que surjam supercomputadores de bolso e  minúsculas sondas para percorrer o interior do corpo humano.por Fátima CardosoAs palavras soavam como que saídas da boca de um visionário:  "Não tenho receio de considerar como questão final se, por fim — no  futuro distante — nós pudermos arranjar os átomos da maneira que  quisermos (...). O que aconteceria se pudéssemos arranjar os átomos, um  por um, do jeito que quiséssemos?" Na época em que o físico americano e  aprendiz de profeta Richard Feynman (1918-1988) devaneou diante de uma  platéia incrédula, o mundo não era lugar para pequenas idéias. Em  dezembro de 1959, quando Feynman preferiu as visionárias palavras na  palestra "Há muito lugar no fundo" para seus colegas da Sociedade  Americana de Física, os computadores ainda eram  geringonças que ocupavam metade das salas em que eram colocados. Feynman  falava em mexer átomos num tempo em que ninguém sequer tinha visto um  deles. Trinta anos depois, o sonho do físico ganhou forma na ciência do muito pequeno, a  nanotecnologia, assim chamada porque seus objetos de estudo costumam ser  medidos em nanômetros — 1 milhão de vezes menor que 1 milímetro.
O  que aconteceria se pudéssemos mover átomos?, perguntava Feynman.  Respondem os cientistas que os manipulam hoje: podem-se construir  supercomputadores que caibam no bolso, gravar bibliotecas inteiras em  superfícies de centímetros quadrados, colocar microssondas para fazer  testes sangüíneos dentro do corpo humano. Tudo isso ainda é suposição,  previsão, talvez sonho. "A preocupação fundamental não é a aplicação das  descobertas na prática, mas a pesquisa pela pesquisa. Os resultados  disso só se tornarão visíveis dentro de uma década", disse a  SUPERINTERESSANTE o físico americano K. Eric Drexler, da Universidade  Stanford, o papa da nanotecnologia. O mundo futuro imaginado por  Drexler, em que se construirão aparelhos ou substâncias molécula por molécula, é ridicularizado por alguns de  seus colegas cientistas — da mesma forma que a maioria dos físicos  presentes à palestra de Feynman acreditava que ele estava simplesmente  brincando.

Tentar prever o que é possível fazer ao nível dos  átomos é tão difícil quanto entender a natureza lá embaixo. A  nanotecnologia só existe hoje como prática porque, há quase sessenta  anos, os cientistas que estudavam a matéria derrubaram sólidos conceitos  da Física clássica e criaram a Física quântica, em que as partículas como  os fótons e os elétrons não se comportam como no mundo de gente grande. O  microscópio de varredura por efeito túnel (scanning tunnelling  microscope, ou STM), a ferramenta fundamental para a entrada no pequeno  mundo, é filho direto da Física quântica.
Lá, onde os átomos  se contam às unidades, os elétrons sofrem de dupla personalidade —  comportam-se ao mesmo tempo como partículas e como ondas (mais ou menos  como se fossem ao mesmo tempo balas de um revólver e onda do mar). Isso é  inadmissível para a Física clássica, mas perfeitamente  aceitável para a Física quântica, mesmo que não se  compreenda muito bem o porquê. A clássica imagem do átomo como um núcleo  de prótons e nêutrons, em torno do qual os elétrons circulam em  órbitas, também foi por água abaixo. O aspecto mais importante da Física quântica para os nanocientistas é a  descoberta de que os elétrons às vezes andam por onde não deveriam.
Normalmente,  os elétrons param de se mover quando não têm energia para transpor uma  barreira à sua frente. No reino da Física quântica, no entanto, há  determinadas circunstâncias em que os elétrons encontram uma barreira  tão fina que há probabilidade de que eles simplesmente a ignorem e sigam  em frente e o chamado efeito túnel. Seria apenas mais uma  descoberta teórica se, em 1981, uma equipe do laboratório da IBM em  Zurique, na Suíça, não tivesse transformado essa maluquice do elétron  num aparelho de enxergar átomos — ele mesmo, o microscópio de efeito túnel. O invento valeu a Gerd Binnig  e Heinrich Rohrer o Prêmio Nobel de Física, em 1986.
Esse microscópio nada mais é do que uma  minúscula ponta feita de material condutor que percorre — ou varre —  toda a superfície da amostra a ser analisada. A ponta e o substrato onde  se deposita a amostra ficam ligadas por um circuito. Aplica-se uma  tensão elétrica no circuito e abaixa - se a ponta do microscópio até quase encostar na amostra. É  um "quase" imperceptível ao olho humano, pois a distancia entre a ponta  e a amostra chega a alguns nanômetros. Pois os elétrons, que só  deveriam passar da amostra para a ponta se as duas estivessem  encostadas, simplesmente pulam pelo ar mesmo — tunelam — , fechando o  circuito entre a ponta e a amostra, e criando uma corrente com uma  voltagem infinitamente pequena.
É um grande salto para o elétron e  um grande passo para a humanidade. Com o microscópio de efeito túnel, passou-se a enxergar os  átomos, antes jamais vistos, e, melhor ainda, conseguiu-se  manipulá-los.. E certo que dizer "enxergar" átomos chega a ser uma  licença poética, pois o que se vê é uma imagem simulada da variação da  corrente elétrica. O levantar e abaixar da ponta do microscópio é uma operação que exige  precisão muito além do que qualquer mão humana ou mecânica possa  alcançar. Esse trabalho é feito pelos cristais piezoelétricos, como o  quartzo, que se expandem ou encolhem quando recebem tensão elétrica  (sim, mexem-se apenas alguns nanômetros). Há três cristais: o do eixo z  (que se move para cima e para baixo), o x (para a frente e para trás) e o  y (para a esquerda e para a direita).
Quando a ponta do microscópio começa a varrer a amostra,  movendo-se nos eixos x e y, o eixo z fica na mesma Porém, quando a ponta  encontra uma pequena montanha pela frente, ou seja, um átomo mais alto  que os outros, a voltagem da corrente elétrica aumenta, pois a distancia  em relação à amostra diminui. No modo de operação mais comum, o de  voltagem constante, o eixo z deve portanto receber um alteração de  tensão, para que se contraia e suspenda a ponta do microscópio de modo a fazer a voltagem  retornar ao valor prévio. A variação da tensão do cristal z resulta num  gráfico, que é transformado em imagem — está pronta a fotografia dos  átomos.
Obviamente, o microscópio de efeito túnel só funciona com amostras de  materiais condutores ou semicondutores; do contrário, não haveria  passagem de corrente elétrica. Materiais isolantes, como vidro ou  células vivas, seriam invisíveis ao STM. Que o pequeno mundo não se  perca por isso — o mesmo Gerd Binnig deu um jeitinho e inventou uma  ponta de microscópio capaz de enxergar qualquer  coisa. Ele acoplou à ponta um pequeno fragmento de diamante, que  contorna os átomos da amostra exercendo uma pressão pequena o suficiente  para não destruí-la. É o microscópio de força atômica (AFM, em  inglês) Conforme o fragmento de diamante se move quando encontra  saliências, move-se também a ponta, criando-se então imagens como no  STM.
Mais importante do que ver átomos é a possibilidade de  movê-los, um a um. Isso acontece quando se aplica uma tensão elétrica  muito forte entre a ponta do microscópio e a amostra — um átomo salta e  gruda na ponta. Se a polaridade da corrente for invertida, o átomo volta  para baixo com força, ficando cravado naquele ponto. Desde que o  pesquisador americano Don Eigler, do laboratório da IBM na Califórnia,  nos Estados Unidos, alinhou átomos de xenônio para escrever o logotipo  da empresa sobre uma superfície de níquel, começou uma verdadeira  corrida entre os cientistas para conseguir o melhor domínio da técnica  de arrancar átomos de um ponto e colocá-los em outro.
O homem  enfim toca o coração da matéria e, átomo por átomo, pode chegar a  construir moléculas sob medida. Dai o sonho de montar um minúsculo  supercomputador — enquanto nos chips dos computadores atuais a linguagem  binária do sim/não é feita com a passagem ou não de bilhões de elétrons  da corrente elétrica, a manipulação atômica poderia levar à montagem de  um interruptor que fosse uma única molécula. Em laboratório, pelo menos, já se  demonstrou que isso funciona, quando se verificou que a mudança de  posição de um átomo de xenônio, ora sobre uma superfície de níquel, ora  grudado na ponta do microscópio, causava uma variação na  corrente elétrica que bem poderia servir como O e 1 do código binário.  Claro que isso é inviável como tecnologia, já que uma das partes desse  interruptor molecular é o próprio microscópio.
Na hora de armazenar  informações, a nanotecnologia pode encolher a níveis absurdos o tamanho  do suporte para gravá-las. John Mamin, também do laboratório da IBM na  Califórnia, desenhou um mapa com átomos de ouro para demonstrar o  potencial de armazenagem de informações em pouco espaço. Da mesma  maneira que a superfície plana alternada com buracos num compact disc  formam a linguagem binária. um simples átomo e sua ausência construiriam  a mesma linguagem numa nanoamostra. A técnica de Mamin poderia  armazenar a obra completa do dramaturgo inglês William Shakespeare numa  superfície menor do que 0,2 milímetros. É uma densidade de informação 10  000 vezes maior do que o melhor disquete de computador existente.
Eric  Drexler pensa longe quando visualiza aonde tudo isso pode levar: "A  curto prazo, acredito que a nanotecnologia será pioneira no lançamento  de novos instrumentos científicos voltados para a medição de escalas  moleculares. Depois disso, provavelmente encontrará um campo de ação  fértil na computação, primeiro na área da memória, e em seguida nos  próprios computadores. Haverá também aplicações importantes nos produtos  resultantes da manufaturação molecular, na medicina, nos equipamentos  para uso aéreo e espacial, em instrumentos de proteção do meio ambiente e  inclusive no desenvolvimento de novos instrumentos para esse fim". Uma  das idéias de Drexler neste campo é a criação de nanomáquinas, que  seriam lançadas na estratosfera para capturar átomos de cloro e  resguardar a camada de ozônio do planeta.
Embora ainda não tão  pequenos, já existem micromotores e microssondas fabricados com a mesma  técnica dos chips de silício dos computadores. Sobre finas camadas de  materiais semicondutores, como arsenieto de gálio, grava-se o padrão  desejado para aquela camada e corroem-se as partes restantes, que depois  podem ser preenchidas com outras substâncias. Na Universidade de  Michigan, construiu-se uma microssonda de apenas 4,7 milímetros de  comprimento, que permite estudar com detalhes tanto o cérebro humano  como os circuitos neuronais, que imitam o funcionamento do cérebro.  Micromotores de diâmetro menor que um fio de cabelo estão saindo do  laboratório prontos para fazer rodar as futuras microengenhocas ou,  enquanto elas não chegam, movimentar as partes ultra-sensíveis de  equipamentos atuais, como a cabeça de leitura de discos magnéticos nos  computadores.

Dísponível em : http://super.abril.com.br/tecnologia/nanotecnologia-coracao-materia-440259.shtml