Toda a matéria ao nosso redor é composta de átomos e moléculas. Para entender o comportamento de um determinado material, o quantum as características dos átomos são pesquisadas. Mas com o advento das pesquisas, descobriu-se que existe uma escala bem menor que a molecular. É a nanoescala que mede um bilionésimo de metro. Um átomo de uma matéria mede cerca de 0,1 nm. Como os átomos são os blocos de construção da matéria, em nanoescala é possível organizar esses átomos juntos para formar novos materiais. Todas as pesquisas em torno do estudo e das invenções envolvendo as propriedades dos elementos nessa nanoescala são denominadas Nanotecnologia.
O que é nanotecnologia?
O termo nano se refere à escala de um bilionésimo de metro. Isso é menor que o comprimento de onda da luz. Nanotecnologia refere-se a todas as pesquisas envolvidas com a manipulação da matéria em nível nanoescala. Foi descoberto que as propriedades quânticas da matéria em nanoescala diferem daquelas da escala atômica. Portanto, a pesquisa associada à nanotecnologia é muito ampla, incluindo muitos campos da ciência, como química orgânica, biologia molecular, ciência de superfície, armazenamento de energia, engenharia molecular, Semicondutor física e microfabricação.
Fundamentos
A pesquisa em nanoescala da matéria é fascinante, pois é o estágio básico em que os átomos estão dispostos juntos. Assim, pode-se formar muitos tipos diferentes de materiais ao manipular a matéria nessa escala. A nanoescala varia de 1-100 nm. É menor do que a microescala e maior do que a escala atômica. Como a pesquisa em torno dessa tecnologia envolve várias propriedades da matéria, é importante ter uma sólida formação em ciências múltiplas.
Nanotecnologia
No nível nanoescala, as regras da mecânica quântica do material são muito diferentes de seu nível atômico. Por exemplo, um material que se comporta como um isolante na forma molecular pode se comportar como um semicondutor quando a divisão em nanoescala. Nesse nível, o ponto de fusão das substâncias também pode mudar devido a um aumento na área de superfície. Toda a pesquisa em torno da nanotecnologia hoje envolve o estudo dessas propriedades em nanoescala e saber como usá-las para novas aplicações.
Hoje, a nanotecnologia se refere também à ciência de construir itens de baixo para cima usando as ferramentas e a tecnologia disponíveis hoje, para formar produtos de alto desempenho.
Tipos de Nanotecnologia
Como a nanotecnologia lida com o estudo da matéria em nanoescala, as ciências nessa escala estão sob a nanotecnologia. A ciência que trata da manipulação da matéria para a formação de alto desempenho transistores e microprocessadores é conhecido como Nanoengenharia. Quando a nanotecnologia é usada para a produção de produtos farmacêuticos, ela é chamada de Nanomedicina. A nanotecnologia é muito utilizada para a fabricação de dispositivos eletrônicos conhecidos como Nanoeletrônica.
A nanotecnologia tem dois tipos de abordagens - a abordagem de baixo para cima e a abordagem de cima para baixo. Na abordagem ascendente, os materiais são formados a partir de pequenos componentes movendo-se em direção a componentes maiores. Na abordagem Top-down, os nanomateriais são formados por entidades maiores.
Ao longo dos anos, a nanotecnologia também é desenvolvida como Nanomecânica, Nanofotônica e Nanoiônica, fornecendo uma base científica básica para a nanotecnologia.
Usos da Nanotecnologia
Materiais em nanoescala são usados para aplicações em massa. Nanofillers são formados, os quais são usados em células solares para reduzir seu custo de produção. A nanotecnologia tem dado uma grande contribuição para o campo biomédico. Aplicações como engenharia de tecidos, administração de medicamentos e biossensores estão evoluindo.
A nanotecnologia ajudou na estruturação do DNA artificial e no estudo de outros ácidos nucléicos. Na síntese de materiais, essa tecnologia ajudou no projeto de moléculas bem formadas. Novas técnicas de fabricação, como nanolitografia, deposição de camada atômica foram desenvolvidas.
Vantagens e desvantagens
O desenvolvimento deste campo tem ajudado na evolução de várias novas ciências. Usando nanotecnologia, as propriedades dos materiais podem ser manipuladas de acordo com nossa necessidade. Os materiais podem ser mais duráveis, estáveis, mais fortes, mais leves, mais reativos, melhores condutores elétricos, etc.
As desvantagens que envolvem a nanotecnologia são semelhantes às que normalmente ocorrem com o desenvolvimento de novas tecnologias. O efeito da nanotecnologia nas condições ambientais é o mais temido. O impacto dessa tecnologia na economia global também é preocupante.
Pesquisas futuras neste campo envolvem o desenvolvimento de nanorobóticos e suas aplicações em medicamentos. Novos dispositivos de nanofabricação estão sendo propostos para futuras aplicações comerciais. Estão sendo propostas nanomáquinas que ajudarão no desenvolvimento de novos nanomateriais e nanossistemas. Matérias cujas propriedades podem ser facilmente reversíveis e controladas externamente estão sendo desenvolvidas. Novos termos como biotecnologia e tecnologia Femto foram cunhados com essa tecnologia. Quais são as duas abordagens utilizadas na fabricação de nanomateriais?
