Este artigo é uma atualização planejada de tudo o que você sabia sobre as ferramentas mais poderosas que a humanidade poderia criar: nanotecnologia. Peter Diamandis, um renomado empresário e engenheiro, chefe e fundador da Fundação X-Prize, Recursos Planetários e outras iniciativas, expôs sua visão do que está acontecendo em laboratórios ao redor do mundo e quais aplicações potenciais da nanotecnologia aguardam em saúde, energia e proteção ambiental meio ambiente, ciência dos materiais, armazenamento e processamento de dados.
Uma vez que a inteligência artificial tem recebido muita atenção ultimamente, muito em breve ouviremos sobre avanços incríveis no campo da nanotecnologia.
As origens da nanotecnologia
A maioria dos historiadores acredita que o criador do termo é o físico Richard Feynman e seu discurso de 1959: "Há muito espaço abaixo." Em seu discurso, Feynman imaginou o dia em que as máquinas poderiam ser tão reduzidas e tantas informações codificadas em pequenos espaços que avanços tecnológicos incríveis começariam a partir desse dia.
Mas o livro de Eric Drexler, "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology", realmente revelou essa ideia. Drexler teve a ideia de nanomáquinas auto-replicantes: máquinas que outras máquinas constroem.
Visto que essas máquinas são programáveis, elas podem ser usadas para construir não apenas mais dessas máquinas, mas o que você quiser. E como essa construção ocorre no nível atômico, esses nanorrobôs podem desmontar qualquer tipo de material (solo, água, ar, qualquer coisa) átomo por átomo e montar qualquer coisa a partir dele.
Drexler fez um desenho de um mundo onde uma biblioteca inteira do Congresso caberia em um chip do tamanho de um cubo de açúcar e onde purificadores ambientais limpam os poluentes do ar.
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Mas antes de explorarmos as possibilidades da nanotecnologia, vamos repassar o básico.
O que é "nanotecnologia"?
Nanotecnologia é ciência, engenharia e tecnologia conduzida em nanoescala, que varia de 1 a 100 nanômetros. Essencialmente, eles estão manipulando e manipulando materiais nos níveis atômico e molecular.
Para você entender, vamos imaginar o que é um nanômetro:
- A proporção da Terra para o cubo das crianças é aproximadamente a proporção de um metro para um nanômetro.
- Isso é um milhão de vezes menor que o comprimento da formiga.
- A espessura de uma folha de papel é de aproximadamente 100.000 nanômetros.
- O diâmetro do glóbulo vermelho é de 7.000 a 8.000 nanômetros.
- O diâmetro da cadeia de DNA é de 2,5 nanômetros.
Um nanobot é uma máquina que pode construir e manipular coisas com precisão e em nível atômico. Imagine um robô que pode manipular átomos como uma criança pode manipular blocos de LEGO, construindo qualquer coisa (C, N, H, O, P, Fe, Ni, etc.) a partir de blocos de construção atômicos básicos. Embora algumas pessoas neguem o futuro dos nanorrobôs como ficção científica, você deve entender que cada um de nós está vivo hoje graças às incontáveis operações dos nanorrobôs em nossos trilhões de células. Damos a eles nomes biológicos como "ribossomos", mas em seu núcleo são máquinas programadas com função.
Também vale a pena fazer uma distinção entre nanotecnologia "úmida" ou "biológica", que usa DNA e as máquinas da vida para criar estruturas únicas a partir de proteínas ou DNA (como material de construção), e mais nanotecnologia de Drexler, que envolve a construção de um "montador", ou máquina que envolve-se na impressão 3D com átomos em nanoescala para criar com eficiência qualquer estrutura termodinamicamente estável.
Vamos dar uma olhada em alguns tipos de nanotecnologia com os quais os pesquisadores estão lutando.
Diferentes tipos de nanobots e aplicações
Em geral, existem muitos nanorrobôs. Aqui estão apenas alguns deles.
- Menores motores possíveis. Um grupo de físicos da Universidade de Mainz, na Alemanha, construiu recentemente o menor motor de um único átomo da história. Como qualquer outro, este motor converte energia térmica em movimento - mas o faz em menor escala. O átomo fica preso em um cone de energia eletromagnética e, com a ajuda de lasers, é aquecido e resfriado, o que faz com que o átomo se mova para frente e para trás no cone como o pistão de um motor.
- Nanomáquinas de DNA em movimento 3D. Os engenheiros mecânicos da Ohio State University projetaram e construíram peças mecânicas em nanoescala complexas usando origami de DNA - provando que os mesmos princípios básicos de design que se aplicam a máquinas de tamanho real podem ser aplicados ao DNA - e podem produzir peças complexas. componentes controlados para nanorrobôs futuros.
- Nanofins. Cientistas da ETH Zurich e Technion desenvolveram um "nanofin" elástico na forma de um nanofio de polipirrol (Ppy) de 15 micrômetros (milionésimos de metro) de comprimento e 200 nanômetros de espessura que pode se mover através de um fluido biológico a uma velocidade de 15 micrômetros por segundo. Nanofins podem ser adaptados para entregar drogas e usar ímãs para guiá-los através da corrente sanguínea para as células cancerosas, por exemplo.
- Nanomotor de formiga. Cientistas da Universidade de Cambridge desenvolveram um minúsculo motor capaz de exercer 100 vezes seu próprio peso em qualquer músculo. Os novos nanomotores podem levar a nanorrobôs que são pequenos o suficiente para penetrar nas células vivas e combater doenças, dizem os cientistas. O professor Jeremy Baumberg, dos Laboratórios Cavendish, que está liderando o estudo, chamou o dispositivo de "formiga". Como uma formiga real, ela pode exercer uma força muitas vezes maior que seu próprio peso.
- Micro-robôs por tipo de esperma. Uma equipe de cientistas da Universidade de Twente (Holanda) e da Universidade Alemã no Cairo (Egito) desenvolveram micro-robôs parecidos com espermatozoides que poderiam ser controlados por campos magnéticos fracos oscilantes. Eles poderiam ser usados para micromanipulação sofisticada e tarefas terapêuticas direcionadas.
- Robôs baseados em bactérias. Os engenheiros da Universidade Drexel desenvolveram uma maneira de usar campos elétricos para ajudar robôs microscópicos movidos a bactérias a detectar e navegar por obstáculos. As aplicações incluem administração de drogas, manipulação de células-tronco para direcionar seu crescimento ou construção de microestrutura.
- Nanomísseis. Vários grupos de pesquisa construíram recentemente uma versão de alta velocidade de foguetes em nanoescala de controle remoto combinando nanopartículas com moléculas biológicas. Os cientistas esperam desenvolver um foguete capaz de operar em qualquer ambiente; por exemplo, para administrar um medicamento a uma área alvo do corpo.
As principais áreas de aplicação de nanomáquinas e micro-máquinas
As possibilidades de aplicação de tais nanomáquinas e micro-máquinas são praticamente infinitas. Por exemplo:
- Tratamento do câncer. Identifique e destrua as células cancerosas com mais precisão e eficiência.
- Mecanismo de liberação de medicamentos. Construir mecanismos de distribuição de medicamentos direcionados para o controle e prevenção de doenças.
- Imagens médicas. A criação de nanopartículas que se coletam em tecidos específicos e depois fazem a varredura do corpo durante a ressonância magnética pode revelar problemas como diabetes.
- Novos dispositivos de detecção. Com possibilidades virtualmente ilimitadas de ajustar as características de sondagem e varredura dos nanorrobôs, poderíamos descobrir nossos corpos e medir o mundo ao nosso redor com mais eficiência.
- Dispositivos de armazenamento de informações. Um bioengenheiro e geneticista da Harvard Wyss armazenou com sucesso 5,5 petabits de dados - cerca de 700 terabytes - em um grama de DNA, ultrapassando o recorde anterior de densidade de dados de DNA em mil vezes.
- Novos sistemas de energia. Os nanorrobôs podem desempenhar um papel no desenvolvimento de um sistema mais eficiente para o uso de fontes de energia renováveis. Ou podem tornar nossas máquinas modernas mais eficientes em termos de energia, de modo que precisem de menos energia para operar com a mesma eficiência.
- Metamateriais extra fortes. Existem muitas pesquisas na área de metamateriais. Um grupo do Instituto de Tecnologia da Califórnia desenvolveu um novo tipo de material feito de escoras nanométricas semelhantes às da Torre Eiffel, que se tornou uma das mais fortes e leves da história.
- Janelas e paredes inteligentes. Dispositivos eletrocrômicos que mudam de cor dinamicamente quando um potencial é aplicado estão sendo amplamente estudados para uso em janelas inteligentes com eficiência energética - que podem manter a temperatura interna de uma sala, autolimpeza e muito mais.
- Micro esponjas para limpar os oceanos. A esponja de nanotubo de carbono, que pode sugar poluentes da água como fertilizantes, pesticidas e produtos farmacêuticos, é três vezes mais eficaz do que as opções anteriores.
- Replicadores. Também conhecidos como montadores moleculares, esses dispositivos propostos podem realizar reações químicas organizando moléculas reativas com precisão atômica.
- Sensores de saúde. Esses sensores podem monitorar a química do nosso sangue, notificar-nos de tudo o que acontece, detectar alimentos prejudiciais ou inflamação no corpo e assim por diante.
- Conectando nossos cérebros à Internet. Ray Kurzweil acredita que os nanorrobôs nos permitirão conectar nosso sistema nervoso biológico à nuvem em 2030.
Como você pode ver, este é apenas o começo. As possibilidades são quase infinitas.
A nanotecnologia tem o potencial de resolver alguns dos maiores desafios que o mundo enfrenta hoje. Eles podem melhorar a produtividade humana, nos fornecer todos os materiais, água, energia e alimentos de que precisamos, nos proteger de bactérias e vírus desconhecidos e até mesmo reduzir o número de razões para perturbar o mundo.
Se isso não bastasse, o mercado para nanotecnologia é enorme. Em 2020, a indústria global de nanotecnologia crescerá para um mercado de US $ 75,8 bilhões.
ILYA KHEL
