Nanotecnologia2019-02-07T10:33:41+00:00

Nanotecnologia

O que é Nanotecnologia?

Nanotecnologia pode ser definida como a manipulação da matéria em escala nanométrica, que seria basicamente o espaço ocupado por cerca de 5 a 10 átomos empilhados de maneira que formem uma linha, de modo que os sistemas resultantes apresentem novos fenômenos que são dependentes do tamanho das nanoestruturas que o compõem. Materiais em escala nanométrica normalmente apresentam propriedades físicas e/ou químicas diferentes daqueles apresentados por materiais em maior escala (“bulk”). Desta forma, podemos nos perguntar: Quão pequeno é uma nanopartícula?
Se imaginarmos o planeta Terra e uma bola de futebol, poderíamos preencher o volume ocupado pela Terra por aproximadamente 00.000.000.000.000.000.000. De maneira análoga, se imaginarmos uma bola de futebol e uma nanopartícula, poderíamos preencher o volume ocupado pela bola por aproximadamente 100.000.000.000.000.000.000.000 de nanopartículas.

O como podem ser produzidas as nanoestruturas?

No geral, existem 2 métodos para produzir nanoestruturas, eles são conhecidos como os métodos top-down (TD) e bottom-up (BU). Para exemplificar esses métodos, vamos considerar a escultura da Vênus de Milo como uma estrutura nanométrica (Fig. 2). Ao pegar uma pedra grande de mármore e esculpi-la como a Vênus, chegamos na “estrutura nanométrica” a partir de uma peça grande que foi extremamente reduzida, esse é o método top-down (cima-baixo), onde a abrasão ou a moagem de alta energia são utilizados para se chegar aos nanomateriais.
E se conseguíssemos juntar uma grande quantidade de pó fino de mármore de modo que ele se montasse na bela escultura da Vênus? Não seria incrível a quantidade de detalhes que poderíamos reproduzir? Parece ficção científica, mas esse é um exemplo do método bottom-up (baixo-cima), onde precursores em escala atômica ou moleculares são moldados em nanoestruturas.

Como você pode imaginar, o método bottom-up é mais complexo, no entanto é a partir dele que podemos formar os nanomateriais com a qualidade nChemi, em que as nanopartículas são homogêneas, com forma e tamanho altamente controlados. O método top-down é muito utilizado na indústria pela sua facilidade em trabalhar com grandes escalas, mas os nanomateriais possuem tamanhos e fases variadas,
não podendo ser utilizados em aplicações mais rigorosas, como por exemplo, as novas pesquisas com nanopartículas na área medicinal.
Os métodos bottom-up são os mais utilizados quando há busca por alto controle do formato (esfera, fio, bastão, tubo, etc.), do tamanho e da cristalinidade dos nanomateriais e também quando há objetivos bem definidos como a síntese de blocos de contrução altamente uniformes, como moléculas rígidas, nanopartículas, nanofios, polímeros ou colóides. Ambos os métodos TD e BU estão suportados na correlação entre processamento, estrutura propriedade e desempenho dos materiais.

Mas o que significa isso?

Em outras palavras, por exemplo, se modificarmos o processamento, ou seja, a forma como produzimos os materiais, poderemos codificar a estrutura e, provavelmente modificar suas propriedades e seu desempenho. Desta forma, podemos utilizar da nanociência/Nanotecnologia para modificarmos a performance de determinados materiais.
Assim, quando modificamos a estrutura dos nanomateriais podemos modificar sua forma geométrica, ou seja, produzir nano-esferas, nano-fios, nano-bastões, etc.,
Dentro desse mundo “nano” existem nano-materiais de diversas formas geométricas (esferas, bastões, fios, tubos, etc.) com diversas composições química, ou seja, que podem ser de metais (ouro, prata, cobre, etc.) e de materiais não-metálicos como cerâmicas (titânia, magnetita, zircônia, etc.), polímeros e carbono (grafenos e nanotubos), que podem estar funcionalizados ou não.

Ok... mas o que significa isso? O que são nanopartículas funcionalizadas?

Significa que podemos colocar “grupos químicos” funcionais em sua superfície (moléculas, polímeros, aminas, enzimas, etc), de modo a lhes conferir as características físico-químicas desses grupos. Em outras palavras, podemos colocar funções específicas na superfície dessas nanopartículas e modificar seu comportamento num dado ambiente para que essa possa cumprir uma dada tarefa predeterminada, por exemplo, capturar uma enzima. Desta forma, podemos fazer com que uma partícula possa ser mais ou menos “solúvel” em água simplesmente trocando a molécula que está em sua superfície, ou seja, sua funcionalização.
Portanto, de uma forma bem simples podemos dizer que uma nanopartícula funcionalizada nada mais é do que uma partícula que contém uma parte central, um “núcleo”, e uma superfície que com moléculas orgânica ligadas em sua volta. A Figura abaixo ilustra uma nanopartícula funcionalizada, contendo um “núcleo”, em vermelho, e uma funcionalização, em azul, que conferem propriedades
diferenciadas a essa. Com efeito, a combinação das propriedades no núcleo com as da superfície podem levar ao desenvolvimento de novas tecnologias ocasionando o surgimento de inovações em diversos segmentos, como o de energias renováveis, têxtil, agronegócio, embalagens e até na medicina.
Apesar de parecer simples, o processo de funcionalização de uma nanopartícula é complexo e nem sempre é possível. Neste sentido, a tecnologia nChemi permite a fabricação de diversos tipos nano-materiais funcionalizados em larga escala, sendo que essa apresenta grande vantagem às técnicas tradicionais de funcionalização, tanto em custo quanto em desempenho.

O grande diferencial da tecnologia desenvolvida pela nChemi está na funcionalização das nanopartículas, ou seja, na superfície há moléculas orgânicas funcionais que permitem uma forte interação com outros materiais, como por exemplo polímeros, óleos refrigerantes, solventes, etc.