Aplicações da nanotecnologia

A nanotecnologia e seu universo microscópico oferecem possibilidades gigantescas para a ciência e a indústria contemporâneas. Trata-se de um campo que floresceu entre os anos 60 e 80, cresceu fortemente nas últimas duas décadas com um mercado global em expansão, cujo valor será superior a 125 bilhões de dólares nos próximos cinco anos, segundo o relatório Global Nanotechnology Market (por Component and Applications) da Research & Markets que apresenta previsões para 2024.

O que é a nanotecnologia?

É um ramo tecnológico que manipula a estrutura molecular dos materiais para alterar suas propriedades intrínsecas a fim de obter outras com aplicações revolucionárias. É o caso do grafeno — carbono modificado mais duro que o aço, mais leve que o alumínio e quase transparente — ou as nanopartículas que são usadas nas áreas da eletrônica, da energia, da biomedicina e inclusive na área de defesa.

Em 1959 o ganhador do prêmio Nobel e físico americano Richard Feynman foi o primeiro a falar sobre as aplicações da nanotecnologia no Instituto Tecnológico da Califórnia (Caltech). O século XXI trouxe a consolidação, a comercialização e o apogeu de uma área que inclui a microfabricação, a química orgânica ou a biologia molecular. Só nos Estados Unidos, por exemplo, foram investidos mais de 18 bilhões de dólares entre 2001 e 2013 através da NNI (National Nanotechnology Iniciative) para que esse setor se transforme em motor de crescimento econômico e competitividade.

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Tipos de nanotecnologia

Os diferentes tipos de nanotecnologia são classificados de acordo com seu modo de proceder (top-down ou bottom-up) e da natureza do meio em que trabalham (seca ou úmida):

• Descendente (top-down)

Os mecanismos e as estruturas são miniaturizados em escala nanométrica — com um tamanho de 1 a 100 nanômetros —. É o mais frequente até hoje, especialmente no campo da eletrônica.

• Ascendente (bottom-up)

Começa com uma estrutura nanométrica — uma molécula, por exemplo — e através de um processo de montagem ou automontagem se cria um mecanismo maior do que o inicial.

• Nanotecnologia seca

É usada para fabricar estruturas em carbono, silício, materiais inorgânicos, metais e semicondutores que não funcionam com umidade.

• Nanotecnologia úmida

Baseia-se em sistemas biológicos presentes em um ambiente aquoso — incluindo material genético, membranas, enzimas e outros componentes celulares —.

Exemplos e aplicações da nanotecnologia

As aplicações da nanotecnologia e os nanomateriais abrangem todos os tipos de setores industriais. O mais comum é encontrá-los nas seguintes áreas:

 Eletrônica

Os nanotubos de carbono estão a ponto de substituir o silício como material para fabricar microchips e dispositivos menores, rápidos e eficientes, assim como nanofios quânticos mais leves, condutores e resistentes. As propriedades do grafeno o convertem no candidato ideal para o desenvolvimento de telas flexíveis sensíveis ao toque.

 Energia

Um novo semicondutor projetado pela Universidade de Quioto permite fabricar painéis solares que duplicam a quantidade de luz solar convertida em corrente elétrica. A nanotecnologia também reduz os custos, produz turbinas eólicas mais fortes e leves, melhora o desempenho dos combustíveis e, graças ao isolamento térmico de alguns nanocomponentes, pode economizar energia.

 Biomedicina

As propriedades de alguns nanomateriais os tornam ideais para melhorar o diagnóstico precoce e o tratamento de doenças neurodegenerativas ou do câncer. São capazes de atacar as células cancerígenas de forma seletiva sem prejudicar as restantes células saudáveis. Algumas nanopartículas também foram utilizadas para melhorar produtos farmacêuticos, como os protetores solares.

 Meio ambiente

A purificação do ar com íons, a purificação de águas residuais com nanobolhas ou os sistemas de nanofiltração para metais pesados são algumas de suas aplicações positivas para o meio ambiente. Também existem nanocatalisadores para que as reações químicas sejam mais eficientes e poluam menos.

 Alimentação

Trata-se de um campo onde poderiam ser usados nanobiossensores para detectar a presença de patógenos nos alimentos ou nanocompostos para melhorar a produção de alimentos uma vez que aumenta a resistência mecânica e térmica, assim como diminui a transferência de oxigênio nos produtos embalados.

 Têxtil

A nanotecnologia possibilita o desenvolvimento de tecidos inteligentes que não mancham nem amarrotam, assim como de materiais mais resistentes, leves e duradouros para fabricar capacetes para motociclistas ou equipamento esportivo.

A nanotecnologia no futuro

O futuro da nanotecnologia vislumbra luzes e algumas sombras no horizonte. Por um lado, se espera um crescimento global do setor impulsionado por avanços tecnológicos, maior apoio governamental, aumento do investimento privado e a crescente demanda de dispositivos menores, entre outros. No entanto, os riscos ambientais, sanitários e de segurança da nanotecnologia, além das preocupações relacionadas à sua comercialização poderiam dificultar a expansão desse mercado.

Os Estados Unidos, o Brasil e a Alemanha liderarão a indústria nanotecnológica em 2024, com uma presença significativa no Top 15 de países asiáticos como Japão, China, Coreia do Sul, Índia, Taiwan e Malásia. O setor de cosméticos galgará posições e arrebatará o terceiro lugar da biomedicina em um ranking que será liderado, tal como agora, pelos setores eletrônico e energético.

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