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"Nano" é um prefixo de unidade do Sistema Internacional que significa um bilionésimo (10⁻⁹) de uma unidade. Originário da palavra grega para "anão" (nánnos), ele descreve algo extremamente pequeno, como um nanômetro (nm), que é um bilionésimo de um metro. Este prefixo está intrinsecamente ligado à nanotecnologia, que é o estudo, manipulação e fabricação de materiais em escala atômica e molecular para criar novas substâncias e dispositivos.

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A nanotecnologia na natureza é, na verdade, anterior à nanotecnologia desenvolvida pelo ser humano — a natureza é uma engenheira de nanosistemas há bilhões de anos.

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A nanotecnologia como ciência moderna pode ter nascido nos anos 1980, mas a busca humana por entender e manipular o mundo invisível aos olhos — o nano — já é milenar. Tanto a filosofia antiga, quanto a ciência moderna e até mesmo técnicas artesanais antigas colaboraram com o que hoje chamamos de nanotecnologia.

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Onde está a nanotecnologia no setor produtivo?

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Onde está a nanotecnologia no setor produtivo?

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1. Energia: painéis solares, baterias

2. Cosméticos: protetores solares, maquiagem

3. Fármacos: nanofármacos, terapia de cânceres

4. Esportes: roupas esportivas, raquetes de tênis

5. Embalagens: Embalagens com propriedades de barreira (umidade, gases)

6. Automobilístico: Pinturas especiais (não riscam, autolimpantes)

7. Iluminação: LEDs baseados em quantum dots para iluminação pública

8. Tecidos: Tecidos resistentes à sujidades

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Nas asas da borboleta ocorre um fenômeno chamado iridescência (efeito arco-íris)

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Nas patas da lagartixa existem nanoventosas, que acabam proporcionando uma fortíssima adesão nas mais diferentes superfícies

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Em muitas plantas ocorre um efeito muito interessante creditado à presença de nanoestruturas, chamado efeito lótus. A presença das nanoestruturas faz com que a superfície fique super-hidrofóbica

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Os dentes, graças à presença de uma organizada nanoestrutura, apresentam elevada resistência mecânica, o que permite a mastigação de alimentos sólidos e duros

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• Material formado por uma camada única de átomos de carbono em estrutura hexagonal.

• Descoberto em 2004 por André Geim e Konstantin Novoselov (Prêmio Nobel de Física em 2010).

• Propriedades: leve, forte, flexível, transparente, condutor elétrico e térmico.

• Potencial para substituir diversos materiais em diferentes áreas.

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Europa:
- Roupas de proteção contra fogo (projeto GRAFAT).

- Retina artificial para cegos (Universidade Técnica de Munique).

- Carregador ultrarrápido em 5 min (Zap&Go).

América (EUA):
- Lockheed Martin → dessalinização da água (membrana Perforene).

- IBM → transistores e circuitos de grafeno.

Ásia:
Coreia → supercapacitores para veículos elétricos.

Irã → biossensor de glicose.

China (Qingdao Huagao) → baterias e semicondutores.

Oceania:
- Sleepyhead → colchões com espuma de grafeno.- Resources → grafeno para impressão 3D.

África:
- Não há empresas locais, mas há exploração de recursos por estrangeiros.

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Em 2005, o número de produtos informados era de 54. Passados cinco, anos já ultrapassa 1.015. Mantida essa tendência, em 2011 são esperados cerca de 1.500 produtos.

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Um detalhamento dos dados do projeto PEN (gráfico a seguir) mostra as categorias onde aparecem mais produtos nanotecnológicos.

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No Brasil, existem no mercado vários produtos que incorporam o conhecimento nanotecnológico. Aqui estão alguns produtos que utilizam da nanotecnologia.

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Um aspecto importante da nanotecnologia está na possibilidade de sua forte interação com as políticas públicas, sobretudo nos países em desenvolvimento. Suas amplas potencialidades permitem propor novas soluções para diferentes e importantes problemas ligados à saúde, habitação, transportes, meio ambiente, saneamento básico, entre outras.

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As nanoestruturas podem, basicamente, ser feitas de dois modos: “de cima para baixo” (top-down) e “de baixo para cima” (botton-up).

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Um dos pontos que começa a receber realce no desenvolvimento industrial da nanotecnologia é o estabelecimento de sua cadeia de valor. Em um primeiro momento, as empresas desenvolviam seus produtos integralmente, por não existir ainda uma segmentação de atividades no setor.

Atualmente, fica claro que existem empresas que atuam em diferentes pontos da cadeia, como mostrado na figura acima.

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Um nanômetro é:

-100 mil vezes menor que o diâmetro de um fio de cabelo.

-30 mil vezes menor que um fio de teia de aranha.

-700 vezes menor que um glóbulo vermelho.

Na escala nano estão os átomos e moléculas, que são a base da nanotecnologia.

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A nanotecnologia está sendo incorporada seletivamente aos produtos finais, especificamente na indústria aeroespacial, automotiva, tintas, fármacos, eletrônica e nanocompósitos, entre outros.

Em 2009, constatou-se um mercado efetivo ligado às inovações nanotecnológicas.

De 2012 em diante, a nanotecnologia se tornará comum na produção de bens manufaturados. As aplicações no tratamento médico e nas Ciências da Vida se tornarão significativas, tais como novos fármacos, dispositivos médicos e ferramentas de diagnóstico.

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Nanotecnologia trata-se de um encontro da química, física, engenharia e biologia.

Quanto aos aspectos tecnológicos, é possível observar extensas fronteiras de oportunidades nas interações dos setores biofarma, infotecnologia e nanotecnologia.

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Centímetros → gravidade, fricção, combustão

Micrômetros → eletrostática, Van der Waals, movimento browniano

Nanômetros → efeitos quânticos, forças invisíveis no mundo macro

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Origens Filosóficas (século V a.C.)

Leucipo de Mileto e Demócrito: propuseram que tudo é composto por partículas minúsculas, indivisíveis e invisíveis — os átomos.

-Essa ideia foi filosófica, sem comprovação experimental.

Avanços Científicos (século XIX)

John Dalton (1803):

-Retoma a ideia dos átomos com base em experimentos.

-Propõe que:

-Átomos são como “bolas de bilhar”.

-Elementos têm átomos do mesmo tipo.

-Compostos formam-se por proporções fixas de átomos.

-Desenvolve as Leis Ponderais, fundamentais na química.

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Exemplos de tamanhos

Átomo de Hidrogênio → 0,1 nm

DNA → 2 nm

Proteínas → 5–50 nm

Vírus → 75–100 nm

Bactérias → 1.000–10.000 nm

Células brancas → 10.000 nm

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Nanopartículas (1–100 nm)

São partículas muito pequenas, usadas em várias áreas (medicina, cosméticos, sensores, alimentos).

Por estarem nessa escala, ganham propriedades diferentes: maior reatividade, transparência, condutividade, etc.

Exemplo: nanopartículas de prata (usadas como antibacterianas).

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Modelo Atômico (início do século XX)

Ernest Rutherford (1908):

-Descobre que o átomo tem um núcleo positivo e é em sua maior parte vazio.

-Compara o átomo a um sistema solar em miniatura, com elétrons girando em torno do núcleo.

Niels Bohr (1915):

-Aperfeiçoa o modelo de Rutherford.

-Propõe que os elétrons giram em órbitas definidas ao redor do núcleo.

-Explica o espectro de emissão do hidrogênio com esse modelo.

Tecnologia e Prática: Proto-nanotecnologia

Mesmo antes do termo “nanotecnologia” existir:

Artesãos medievais manipulavam materiais em nível microscópico sem saber.

-Exemplo: uso de partículas de ouro, cobre e ferro em vitrais de catedrais europeias. Esses pigmentos exibiam propriedades óticas semelhantes às exploradas na nanotecnologia moderna.

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Fulereno (C₆₀) – 1 nm

Também chamado de "bola de futebol de carbono".

É uma molécula formada por 60 átomos de carbono organizados em forma esférica.

Tem aplicações em medicina (carreador de fármacos), eletrônica e materiais super-resistentes.

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Quantum dot – 3 nm

São pontos quânticos, cristais muito pequenos que brilham em cores diferentes quando iluminados.

Usados em TVs, telas de celular, pesquisas médicas (como marcadores fluorescentes para observar células).

A cor que emitem depende do tamanho da nanopartícula.

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Dendrímeros – 10 nm

Moléculas em forma de árvore ramificada (vem de “dendron”, árvore em grego).

Muito usados na nanomedicina, pois conseguem transportar medicamentos até células específicas.

São como “pacotinhos nanométricos” que podem levar substâncias dentro do corpo.

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A nanotecnologia, embora pareça recente, é fruto de décadas de construção científica e tecnológica. Há pelo menos 30 anos, laboratórios ao redor do mundo vêm pesquisando a miniaturização de sistemas, especialmente na eletrônica, com foco em nanopartículas e sistemas nanoparticulados.

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1959 – Richard Feynman destaca que, no nível atômico, há leis físicas diferentes, abrindo novas possibilidades.

1957 – Norio Taniguchi cunha o termo "nanotecnologia", referindo-se a máquinas com tolerância inferior a 1 mícron.

1966 – Filme “Viagem Fantástica” (baseado em livro de Isaac Asimov) populariza a ideia de explorar o "muito pequeno".

1981 – Criação do microscópio de tunelamento (STM) por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, permitindo manipular átomos individualmente.

1981 – Livro "Engines of Creation", de Eric Drexler, populariza o conceito de nanotecnologia.

1985 – Descoberta dos fulerenos, uma nova forma estável de carbono, por Curl, Kroto e Smalley.

1989 – Donald Eigler escreve “IBM” com átomos de xenônio, mostrando controle atômico direto.

1991 – Descoberta dos nanotubos de carbono por Sumio Iijima, com propriedades mecânicas e elétricas excepcionais.

2000 – Lançamento da National Nanotechnology Initiative (EUA) pelo governo Clinton, com investimento inicial de US$ 495 milhões.

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É possível ter ouro de diferentes cores?

A resposta é sim. Dependendo do tamanho das partículas é possível ter ouro de coloração laranja, púrpura, vermelha ou verde. Esse efeito é chamado de efeito quântico de tamanho e as nanopartículas de pontos quânticos.