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Séries como Black Mirror e Westworld nos dão um vislumbre de um futuro movido à inteligências artificiais sofisticadas e desenvolvimento tecnológico em progressão geométrica. Ainda que pareça distante, a realidade nos mostra o contrário: de acordo com uma prospecção publicada no relatório Global Nanotechnology Market, os investimentos de grandes empresas e parcerias público-privadas na nanotecnologia devem chegar a 23,6 bilhões até 2026.

Um exemplo mais concreto dessa realidade é a IBM que em 2017, anunciou a criação do NanoLab, um laboratório experimental para o estudo e desenvolvimento de nanotecnologias no Brasil, com investimento de 4 milhões de dólares. Um ano antes, a multinacional firmou uma parceria com a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) para investigar novos materiais, conceitos de dispositivos e métodos de medição em nanoescala com foco na indústria petrolífera.

A Neuralink, empresa de tecnologias neuronais do empresário Elon Musk, também é conhecida pelo desenvolvimento de nanotecnologias e por ser uma das primeiras do mundo a fazer um experimento desse tipo em um primata. Em 2021, o macaco Pager recebeu um implante em seu córtex motor que, após alguns testes, o permitia controlar apenas com impulsos cerebrais os movimentos no clássico jogo Pong. Para se ter uma ideia, em determinada etapa das testagens, o joystick foi retirado e o primata continuou a jogar sem o uso de qualquer equipamento, comandando tudo pelo cérebro.

O chip de tamanho molecular possui a interface cérebro-máquina, que permite mapear a atividade cerebral do animal e projetá-la para um computador. Por sua vez, a máquina decodifica os impulsos recebidos e os transforma em movimentos dentro do game. A empresa afirmou que, futuramente, pretende aplicar essa tecnologia em humanos com deficiências físicas, como a paralisia, permitindo-os terem uma vida mais independente ao possibilitar interações com aplicativos e outros dispositivos digitais sem o contato físico.

Pelos exemplos citados acima, já dá para perceber que se trata de uma técnica multidisciplinar não só por ser largamente aplicada em áreas do conhecimento que trabalham com escalas atômicas — como Biologia, Física, Química, Sistemas da Informação e setores de Tecnologia — mas também por usar princípios destas Ciências. Mas afinal de contas...

O que é nanotecnologia?

A começar pelo termo, o prefixo nano se refere a uma das principais características desse tipo de tecnologia, que é o tamanho: 1 nanômetro (nm) corresponde a 10-9 metro, 0,000.000.001 metro, um bilionésimo de metro ou um milionésimo de milímetro. Essa unidade pode ser usada não só para medidas espaciais, mas também de tempo.

Em termos gerais, a nanotecnologia é uma ciência multidisciplinar que estuda e possibilita a manipulação da estrutura e composição de materiais a nível molecular, cuja dimensão deve estar em uma escala entre um e cem nanômetros. Neste tipo de Ciência, as propriedades dos materiais independem da composição e estrutura no sentido usual, uma vez que apresentam novos fenômenos associados a efeitos quantizados e à preponderância de superfícies e interfaces.

O desenvolvimento de dispositivos utilizáveis ​​tão pequenos capazes de modular estruturas moleculares invisíveis aos olhos não está tão longe de nós. Além dos exemplos citados no início deste artigo, alguns desses materiais já começaram a aparecer em produtos de consumo.

Por exemplo, bilhões de fios microscópicos (os chamados “nanowhiskers”), cada um com cerca de 10 nanômetros de comprimento, foram molecularmente ligados a fibras naturais e sintéticas para conferir resistência a manchas em roupas e outros tecidos. Esse mesmo material, originário da manipulação da celulose, também permite a preparação e aplicação de medicamentos. Outros exemplos incluem o uso de nanocristais de óxido de zinco ​​para criar protetores solares invisíveis que bloqueiam a luz ultravioleta e o uso de nanocristais de prata em curativos para combater bactérias e prevenir infecções.

Pioneiros da nanotecnologia

O precursor da nanotecnologia foi o físico teórico estadunidense Richard Feynman que, durante um evento Sociedade Americana de Física realizado em 1959, deu uma palestra sobre a manipulação da matéria em escala atômica. À época, ele afirmou que não há limites para a criação de dispositivos tão minúsculos e que nem o princípio da incerteza de Heisenberg — um dos mais conhecidos e importantes enunciados da física quântica — seria uma limitação para tal objetivo.

Apesar da previsão de Feynman sobre o mundo de possibilidades que a nanotecnologia proporcionaria, foi o professor universitário japonês Norio Taniguchi que cunhou o termo “nanotecnologia” pela primeira vez em 1974 para descrever alguns processos característicos de semicondutores, como a moagem de feixe de íons exibindo controle característico de um nanômetro.

Taniguchi também previu em seus estudos que, até o fim da década de 80, a Ciência chegaria a um grau de evolução e precisão que permitiriam o desenvolvimento e manipulação de materiais com dimensões acima de 100 nm. Contudo, o início da popularização deste tipo de tecnologia se deu em 1986 com o livro “Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology” (em português “Motores de criação: a próxima era da nanotecnologia”), escrito pelo engenheiro e nanotecnólogo estadunidense K. Eric Drexler.

3 journals da Bentham Science para entender do assunto

Se você é um estudioso do tema e quer expandir sua bibliografia ou apenas é um iniciante curioso e antenado, fique com a gente até o fim e confira três sugestões de journals da nossa parceira Bentham Science.

“Artificial Intelligence Based Cancer Nanomedicine: Diagnostics, Therapeutics and Bioethics”

Imagem: Canva/Bentham Science

Dividido em 10 capítulos que abrangem múltiplas dimensões do assunto, este livro fornece uma explicação abrangente do papel do aprendizado de máquina e da inteligência artificial na nanomedicina oncológica. O conteúdo preenche lacunas de conhecimento entre as áreas de engenharia biomédica, farmacologia e medicina clínica, com foco no tratamento do câncer, e por meio das contribuições de 16 pesquisadores especializados em farmacologia e design de medicamentos.

O título é uma referência para os estudiosos aprenderem sobre diagnóstico e terapêutica do câncer por meio da abordagem nanocientífica aplicada à Medicina. Engenheiros biomédicos que estão envolvidos em projetos de saúde também encontrarão os conceitos e técnicas para entender as modernas abordagens baseadas em computador usadas para resolver problemas clínicos.

“Nanomaterials for Environmental Applications and their Fascinating Attributes”

Imagem: Canva/Bentham Science

Este volume pretende ser uma referência introdutória para estudantes e pesquisadores que realizam cursos avançados em Ciência de Materiais, Ciências Ambientais e Engenharia, dando aos leitores um vislumbre do fascinante mundo da nanotecnologia.

Os capítulos apresentam os conceitos de proteção ambiental, sustentabilidade e monitoramento. Além disso, é possível aprender sobre as tecnologias usadas para manter o meio ambiente mais seguro, incluindo trocadores de íons, complexos de óxidos metálicos, materiais nanocompósitos, membranas porosas e nano catalisadores.

“Introduction to Carbon Nanomaterials”

Imagem: Canva/Bentham Science

Esta é uma indicação útil para pesquisadores iniciantes em nanotecnologia, estudantes de graduação e pós-graduação interessados ​​em seguir carreira na pesquisa de nanomateriais de carbono. O livro apresenta informações sobre novas tecnologias baseadas na aplicação de nanotubos de carbono, bem como os detalhes dos métodos usados ​​em seu preparo, com acesso às explicações sobre as propriedades elétricas, ópticas, mecânicas, térmicas e vibracionais únicas desses dispositivos e suas diferenças estruturais.

Além disso, o título dá informações sobre aplicações de estruturas aprimoradas de nanotubos de carbono com referências bibliográficas e mostra a importância dos nanotubos na entrega de uma ampla variedade de cargas moleculares, incluindo medicamentos, pequenas moléculas orgânicas, oligonucleotídeos, proteínas, RNA de interferência (siRNA), vacinas e nutrientes.

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