Um nanómetro (nm) é um bilionésimo de metro. Os dispositivos à escala nanométrica podem ajudar a melhorar todas as áreas da vida moderna.
Os últimos 70 anos ficaram marcados pela transformação da forma como vivemos e trabalhamos graças a duas pequenas invenções. O transístor eletrónico e o microchip são as duas invenções que tornaram os aparelhos eletrónicos modernos possíveis – e têm vindo a tornar-se, desde a sua criação nos anos 40, cada vez mais pequenos. Nos dias de hoje, um chip tem capacidade para conter cerca de 5 mil milhões de transístores. Se os carros tivessem seguido o mesmo caminho de desenvolvimento, hoje seríamos capazes de os conduzir a uma velocidade de aproximadamente 483.000 km por hora e custariam apenas €3,81 cada.
Mas para conseguirmos manter este progresso é necessário criar circuitos na extremamente pequena escala dos nanómetros. Um nanómetro (nm) é um bilionésimo de metro, logo, este tipo de engenharia envolve a manipulação de átomos individuais. É possível fazê-lo ao disparar-se, por exemplo, um feixe de eletrões num material, ou ao vaporizá-lo e depositar os átomos gasosos que daí resultam numa base, camada por camada.
O verdadeiro desafio passa por utilizar essas técnicas de forma precisa para produzir dispositivos à escala nanométrica. As propriedades físicas da matéria, tais como o ponto de fusão, a condutividade eletrónica e a reação química tornam-se muito diferentes quando convertidas para a escala nanométrica, por isso, diminuir demasiado um dispositivo pode afetar o seu desempenho. Contudo, se conseguirmos dominar esta tecnologia, temos a oportunidade de melhorar não só os aparelhos eletrónicos como também todas as áreas da vida moderna.
1. Médicos dentro do nosso corpo
A tecnologia do fitness utilizável é uma tecnologia que nos permite controlar a nossa saúde ao anexarmos dispositivos ao nosso corpo. Existem até protótipos de tatuagens eletrónicas que podem sentir os nossos sinais vitais. Mas se diminuíssemos ainda mais a escala desta tecnologia podíamos ir muito mais longe e implantar ou injetar sensores minúsculos nos nossos corpos. Desta forma conseguiríamos obter informação muito mais detalhada, e com menos inconvenientes para o paciente, e os médicos poderiam personalizar o tratamento a aplicar a cada doente.
As possibilidades são infinitas, desde o controlo de inflamações e recuperações pós-operatórias a aplicações mais exóticas, em que os aparelhos eletrónicos iriam de facto interferir com os nossos sinais vitais para controlar o funcionamento dos órgãos. Embora estas tecnologias pareçam algo de um futuro distante já há empresas na área da saúde valorizadas em vários mil milhões de dólares, como a GlaxoSmithKline, a trabalhar para desenvolver os denominados “eletrocêuticos”.
2. Sensores em todo o lado
Estes sensores são dependentes de nanomateriais e de técnicas de produção recentemente inventadas que os tornam mais pequenos, mais complexos e mais energicamente eficientes. Por exemplo, os sensores com características muito finas podem agora ser impressos, em grande escala, em rolos de plástico flexíveis e a um baixo custo. Esta técnica torna possível a colocação de sensores em vários pontos de infraestruturas críticas para uma verificação constante do estado das mesmas. As pontes, os aviões e até mesmo as centrais nucleares poderão tirar partido desta tecnologia.
3. Estruturas autorregeneradoras
No caso do surgimento de rachas, a nanotecnologia pode desempenhar um papel muito importante. Alterar a estrutura dos materiais a uma escala nanométrica pode proporcionar propriedades fantásticas – como por exemplo, dar-lhes textura para repelir água. No futuro, camadas ou aditivos de nanotecnologia terão o potencial para proporcionar aos materiais a capacidade de se “regenerarem” quando se danificarem ou ficarem gastos.
Por exemplo, se se espalharem nanopartículas num material, estas poderão migrar para preencher quaisquer fissuras que apareçam. Tal poderá produzir materiais autorregeneradores para tudo, desde cabines de pilotos em aeronaves a materiais para microeletrónica – e impedir que pequenas fissuras se tornem mais tarde em rachas maiores e mais problemáticas.
4. Tornar a criação de grandes quantidades de dados possível
Todos estes sensores vão produzir um número muito maior de informação do que aquele com o qual alguma vez lidámos – por isso, vamos precisar de tecnologia para processá-lo e definir os padrões que nos vão alertar para o caso de surgimento de problemas. O mesmo irá passar-se se quisermos utilizar as “grandes quantidades de dados” dos sensores de tráfego para ajudar na gestão do congestionamento e prevenir acidentes, ou mesmo se quisermos prevenir crimes com a utilização de estatísticas para designar forças policiais de uma forma mais eficiente.
Neste caso, a nanotecnologia está a ajudar-nos a criar uma memória ultradensa que nos vai permitir armazenar toda esta riqueza de dados. No entanto, também está a dar-nos inspiração para a criação de algoritmos ultra eficientes para o processamento, a encriptação e a comunicação de dados sem comprometer a sua precisão. A própria Natureza tem vários exemplos de processamento de grandes quantidades de dados a serem desempenhados de forma eficiente em tempo-real por estruturas minúsculas, tais como as partes do olho e da orelha que transformam sinais externos em informação para o cérebro.
As arquiteturas informáticas inspiradas no cérebro também poderiam utilizar a energia de uma forma mais eficiente e desgastar-se menos com o excesso de calor – um dos principais problemas de se encolher demasiado os dispositivos eletrónicos.
5. Atacar as alterações climáticas
A luta contra as alterações climáticas exige que se encontrem novas formas de se gerar e utilizar a eletricidade e a nanotecnologia já está a desempenhar um papel importante nesse sentido. Já ajudou a criar baterias com capacidade para armazenar mais energia para os carros elétricos e permitiu que os painéis solares convertam mais luz solar em eletricidade.
O truque mais comum em ambas as aplicações é a utilização de nanotextura ou de nanomateriais (como por exemplo, os nanofios ou os nanotubos de carbono) para transformar uma superfície plana numa tridimensional com uma área de superfície ainda maior – o que significa que há mais espaço para as reações que permitem o armazenamento de energia ou a sua criação. Desta forma, os dispositivos funcionam mais eficientemente.
No futuro, a nanotecnologia também poderá proporcionar aos objetos a capacidade de retirar energia do seu ambiente. Atualmente estão a ser desenvolvidos novos nanomateriais e conceitos com potencial para produzir energia a partir do movimento, luz, variações de temperatura, glucose e outras fontes com elevada eficiência de conversão.