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Nanotecnologia: O Impacto da Química em Escala Nanométrica

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O prefixo “nano” é utilizado para expressar a ideia de dimensão reduzida. Desse modo, a nanociência pode ser definida como a área da ciência que estuda materiais muito pequenos, chamados de nanoparticulados, e a nanotecnologia é a aplicação da nanociência para a produção de tecnologia.

Esses materiais podem ser construídos de duas formas: de “baixo para cima” ou de “cima para baixo”. No primeiro caso, moléculas maiores são quebradas até que se obtenha a partícula no tamanho desejado, enquanto no segundo, os átomos são colocados um a um para sintetizar a partícula.

Mas como essas partículas foram descobertas e como elas podem ser úteis atualmente? Para compreender isso e projetar o futuro, precisamos retornar alguns milênios na história da humanidade e investigar os hábitos dos povos antigos.

A História da Nanotecnologia

Ao longo dos séculos, a nanotecnologia foi muito utilizada em atividades humanas, mesmo quando a manipulação em escala nanométrica era impossível devido à falta de conhecimento e equipamentos. Os egípcios, por exemplo, utilizavam um “elixir da longa vida” que era composto por partículas nanométricas de ouro em suspensão, já os chineses utilizavam nanopartículas de carvão para produzir tinta nanquim.

Em 1959, o físico Richard Feynman ministrou a palestra “There’s Plenty of Room at the Bottom” (Há muitos espaços lá embaixo), na qual defendeu a ideia de que não havia motivos físicos que impedissem a manipulação literal de átomos para criar materiais. No entanto, a tecnologia disponível na época não permitia um estudo aprofundado em escala nanométrica, muito menos o desenvolvimento de materiais nessas dimensões. Dessa forma, apenas nos anos 70 a nanociência teve algum destaque nas universidades e, na década seguinte, foi criado o microscópio de varredura por tunelamento, que permitiu estudar a superfície dos materiais em nível atômico e até mover os átomos de suas posições.

Em 1989, esse instrumento possibilitou que o pesquisador Donald Eigler, do IBM, rearranjasse 35 átomos de xenônio para escrever a sigla da empresa, o que impactou a comunidade científica na época pela capacidade de manipular átomos com tanta precisão.

Anos mais tarde, em 2000, os Estados Unidos desenvolveram uma Iniciativa Nacional sobre Nanotecnologias, o que aumentou consideravelmente os investimentos do país nessa ciência. Paralelamente, nessa mesma época, o Japão e a China elevaram de forma expressiva o financiamento na área, seguidos por outros países como Austrália, Canadá e Índia. 

Aplicações

  • Eletrônica: Os chamados nanotubos de carbono conduzem eletricidade tão bem quanto o cobre, com a vantagem de que não é necessário minerar e trabalhar um metal caro.

  • Indústria farmacêutica: Para o tratamento de doenças de pele, a indústria farmacêutica utiliza nanocápsulas que interagem e atravessam a derme sem serem danificadas, possibilitando que o princípio ativo alcance a camada da pele que precisa de tratamento.

 

  • Química: Alguns nanomateriais podem ser utilizados como catalisadores em reações químicas, diminuindo a energia de ativação, o que gera grande economia de energia nos processos industriais.

 

  • Indústria alimentícia: A prata é um material que não apresenta toxicidade em escala macrométrica, no entanto, quando ela se encontra na forma de nanopartículas, possui atividade antiviral, propriedade que pode ser explorada na produção de embalagens para alimentos.

  • Agricultura: Na produção de defensivos agrícolas, são utilizadas nanoformulações para melhorar a solubilidade, estabilidade e biodisponibilidade de compostos ativos dos pesticidas. Além disso, também podem ser utilizadas nanopartículas para maior controle de direção e liberação dos ingredientes ativos.

 

  • Biomedicina: Alguns nanomateriais possuem propriedades que podem melhorar o diagnóstico precoce e o tratamento de doenças neurodegenerativas ou do câncer, atacando as células doentes sem prejudicar as saudáveis.

Expectativas para o futuro

A nanotecnologia apresenta grande potencial na área ambiental, com opções de aplicação em descontaminação e tratamento da poluição, reduzindo os gastos gerados pela produção de produtos indesejados. Atualmente, já são utilizadas nanopartículas para tratar efluentes industriais, águas e solos contaminados, além de serem aplicadas na fabricação de nanossensores sensíveis à poluição gasosa.

Na área da saúde, tem-se estudado a construção de sistemas controlados de fármacos, tratamentos in vivo, desenvolvimento de protetores solares e materiais que incentivem a regeneração de tecidos.

Já na indústria têxtil, há grande potencial de desenvolvimento de tecidos inteligentes que façam uso de nanopartículas. Dentre as funções desse tipo de tecido, destacam-se a capacidade de liberar cremes e medicamentos na pele, ação antimicrobiana e redução do mau odor. 

Com essa série de aplicações que já ocorrem na atualidade e todo o potencial que a nanotecnologia apresenta, a área tem recebido grande atenção e investimento a fim de tornar realidade os conceitos estudados. Assim, tendo em vista a diversidade de setores que se beneficiam dos avanços nanotecnológicos, é provável que os nanomateriais se tornem cada vez mais comuns no dia a dia.

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José Antônio Simon

Assessor de Recursos Humanos

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