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Alice, Anna Clara Soares, Christine, Lunna, Pâmela e Thainá

3° Pesca Matutino

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Imagine comparar uma pulga, um elefante, um avião e até um campo de futebol. Essas diferenças parecem enormes, mas todas cabem em apenas 7 ordens de grandeza. Agora pense no maior objeto do universo observável (10¹⁸ cm) e no menor possível, o comprimento de Planck (4x10⁻³⁵ cm). Entre eles existem 53 ordens de grandeza! E o nano? Um nanômetro (10⁻⁹ m) é um bilionésimo de metro, 100 mil vezes menor que o diâmetro de um fio de cabelo. É exatamente nessa escala que encontramos átomos e moléculas, a base da nanotecnologia.

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Se você pudesse encolher até o nano, veria átomos de hidrogênio com 0,1 nm, o DNA com 2 nm, proteínas entre 5 e 50 nm, vírus em torno de 100 nm e bactérias com milhares de nanômetros. Objetos criados pela ciência também aparecem: nanopartículas, fulerenos, quantum dots e dendrímeros. Mas não é só o tamanho que muda: os fenômenos físicos também se transformam. No centímetro, reinam gravidade e fricção; no micrômetro, surgem as forças de Van der Waals e o movimento browniano; no nanômetro, entram em cena os efeitos quânticos. É nesse ponto que materiais comuns podem ganhar propriedades totalmente novas.

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A nanotecnologia não está presente apenas nos laboratórios, mas também na própria natureza. Vários seres vivos e materiais naturais possuem nanoestruturas que geram propriedades únicas

Borboleta azul e penas de pavão:
As cores intensas não vêm de pigmentos, mas de nanoestruturas que interagem com a luz, criando o efeito de iridescência, no qual a cor muda conforme o ângulo de visão.

Lagartixa:
Esse animal consegue andar em qualquer superfície porque suas patas possuem nanoventosas, que garantem forte adesão em vidros, paredes e metais.

Efeito lótus:
As folhas de algumas plantas têm nanoestruturas que tornam sua superfície super-hidrofóbica. Assim, a água não penetra, mas “rola” facilmente, ajudando na autolimpeza.

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Sabre feito em aço de Wootz
(Aço de Damasco)
1000-1300 d.C. (Síria)

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Origem da ideia de átomo
No século V a.C., Leucipo e Demócrito propuseram que toda matéria era formada por partículas minúsculas e indivisíveis chamadas átomos.

Século XIX – Dalton
Criou o modelo dos átomos como “bolas de bilhar” e mostrou que os elementos químicos são feitos de átomos do mesmo tipo.

Século XX – Rutherford e Bohr
Rutherford descobriu o núcleo positivo cercado por elétrons. Bohr propôs que os elétrons giram em órbitas específicas, explicando o comportamento do hidrogênio.

Vitrais medievais
Artesãos da Europa já usavam nanopartículas de metais (ouro, cobre, ferro) para produzir cores brilhantes em catedrais.

Aço de Damasco (Wootz)
Produzido entre os séculos X e XIV, esse aço possuía compostos de carbono semelhantes a nanotubos, o que lhe dava dureza e resistência excepcionais.

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Definição: Uma material com a espessura de apenas um átomo de carbono. É o material mais fino que existe.

Origem: Embora teorizado em 1947, foi isolado pela primeira vez em 2004 pelos pesquisadores Andre Geim e Konstantin Novoselov, que ganharam o Prêmio Nobel de Física em 2010 por essa descoberta.

Propriedades do grafeno:

Extremamente leve e flexível;

200 vezes mais forte que o aço;

Ótimo condutor de eletricidade e calor;

Material transparente e impermeável;

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Chip de nanotecnologia feito com litografia.

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A nanotecnologia é feita de dois modos: Top-down (cima para baixo) , realizado em sistemas secos, e Botton-up (baixo para cima), realizados em meio aquoso ou solvente orgânico. No Top-down impõe-se uma estrutura no sistema por meio da definição de padrões e sua criação utilizando partes maiores. Como é o caso da confecção de chips, que são feitos com ajuda da litografia (gravação com luz). As coisas funcionam como partes que se encaixam, começamos com um “bloco de construção” e o sistema avança na direção de sua condição de maior estabilidade.

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Alguns setores onde a nanotecnologia está inserida.

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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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Os setores que mais têm se destacado no lançamento de produtos obtidos por via nanotecnológica, ou contendo nanotecnologia embarcada, são: energia (Sistemas fotovoltáicos, células solares, grids de energia, baterias, pás para geradores eólicos); iluminação (LEDs baseados em quantum dots para iluminação pública, domiciliar e automobilística); automobilístico (pinturas especiais, catalisadores para conversores catalíticos para gases de escapamento, eletrônica embarcada, tecidos antibacterianos); embalagens (Embalagens com propriedades de barreira, embalagens inteligentes, sensíveis a gases de decomposição de alimentos); cosméticos (produtos para recuperação da pele, produtos contendo cores físicas); tecidos (tecidos resistentes à sujidades, tecidos antibactericidas, tecidos técnicos e não tecidos), fármacos (Novas formas de administração de fármacos, terapia de cânceres); e esportes (roupas esportivas antitranspirantes e antibactericidas, calçados para esportes, quadros para bicicletas).

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Europa:

Roupas de Proteção: Empresas na Alemanha usam o grafeno para criar tecidos mais seguros e resistentes ao fogo.

Medicina: A Universidade Técnica de Munique desenvolve uma retina artificial com implantes de grafeno.

Energia: A empresa britânica Zap & Go criou um carregador de celular ultrarrápido (carrega em 5 minutos) usando grafeno.

América:

Eletrônicos: A IBM desenvolveu um receptor de rádio de alta frequência, mostrando seu potencial para acelerar as telecomunicações.

Água Potável: A Lockheed Martin trabalha em um filtro de grafeno (Perforene) que pode dessalinizar a água do mar com muito menos energia.

Saúde: Pesquisadores desenvolveram um biossensor de grafeno para detectar glicose na urina, ajudando no diagnóstico de diabetes.

Ásia:

Baterias: Pesquisadores na Coreia do Sul usam o grafeno para reciclar e melhorar a eficiência de baterias de veículos elétricos.

Tecnologia: Empresas chinesas como a Qingdao Huagao estão desenvolvendo a produção em massa de filmes de grafeno para diversas aplicações.

Oceania e África

Conforto: A empresa Sleepyhead usa grafeno na espuma de colchões para ajudar a regular a temperatura durante o sono.

Matéria-Prima: Empresas como a Metals of Africa e a Kibaran Resources (de origem australiana) estão explorando grandes depósitos de grafite na África (Moçambique e Tanzânia), a principal fonte para a produção de grafeno.

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imagem ilustrativa de uma nanoestrutura.

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Idéias de Mikail Roco, que desenvolveu quatro gerações de nanotecnologia

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Idéias de Mikail Roco, que desenvolveu quatro gerações de nanotecnologia

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Nanoestruturas passivas: de 2000 a 2005, a pesquisa trabalhou na primeira geração de produtos feitos de nanopartículas, superfícies e materiais nanoestruturados;

Nanoestruturas ativas: a partir de 2006, as iniciativas de P&D se concentram na fabricação de elementos nanoeletrônicos (transistores, amplificadores), de sistemas de distribuição de medicamentos (drug-delivery) e de estruturas adaptativas;

Sistemas de nanossistemas: Em 2010, os grandes objetivos es tão relacionados, sobretudo, à produção controlada de montagens de nanossistemas, de novas arquiteturas e redes para eletrônica, de desenvolvimento da robótica e de sistemas evolutivos;

Nanossistemas moleculares: ao redor de 2015-2020, tratar-se-á de conceber novos dispositivos moleculares e de tornar possível sua concepção em nível atômico com a realização de funções emergentes.

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Começando a entrar na corrida do grafeno, com grande potencial para se destacar.

Iniciativas:

MackGrafe: O Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia da Universidade Mackenzie é um dos pioneiros, com um investimento inicial de US$ 15 milhões.

UFMG: A Universidade Federal de Minas Gerais também é um polo importante, pesquisando a produção de grafeno em escala industrial e tendo sediado o evento internacional "Graphene Brazil 2010".

Desafios: Para se tornar competitivo, o país precisa de mais investimentos e, principalmente, de uma maior integração entre as universidades (que fazem a pesquisa) e as indústrias (que criam os produtos).

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tabela de valores investidos em nanotecnologia.

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Qual o tamanho do negócio nanotecnologia

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Qual o tamanho do negócio nanotecnologia

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Há várias previsões para o mercado global da nanotecnologia envolvendo a produção e a comercialização de produtos e equipamentos. Os mais otimistas chegam a falar em US$ 3,5 trilhões, em 2015, como é o caso de Josh Wolf, da Lux Capital (USA). Segundo a Lux, o mercado global de nanotecnologia faturou, em 2007, cerca de US$ 146,4 bilhões. Segundo o governo americano, de 1997 a 2005, aproximadamente US$ 18 bilhões foram investidos globalmente em nanotecnologia.

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Nanotecnologia no mercado e na legislação.

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Nanotecnologia no mercado e na legislação.

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Os produtos com nanotecnologia têm crescido muito no mercado mundial, passando de 54 itens em 2005 para mais de mil em 2010, principalmente nas áreas de saúde e bem-estar, como roupas, cosméticos, filtros, esportes e protetores solares. Os Estados Unidos lideram em patentes, seguidos por Ásia e Europa, e esses produtos já circulam globalmente mesmo sem uma legislação totalmente definida.

A preocupação com segurança vem aumentando, já que ainda faltam padrões sobre impactos na saúde e no meio ambiente. Agências como EPA, FDA, OECD e ISO trabalham em normas e recomendações, e países como EUA e União Europeia já começam a adotar regras obrigatórias.

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Nanotecnologia no Brasil e suas aplicações.

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Nanotecnologia no Brasil e suas aplicações.

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No Brasil, a nanotecnologia aparece em cosméticos, tecidos, cerâmicas, tintas, calçados, plásticos e remédios, com apoio de programas da FINEP. Já existem produtos no mercado como tintas, secadores de cabelo, lápis, palmilhas e soluções para tratamento de água.

A cadeia produtiva está mais organizada, dividida em etapas como nanomateriais, intermediários e produtos finais. Um exemplo são os nanotubos de carbono, usados em navios para evitar acúmulo de cracas. Além do mercado, a nanotecnologia tem forte ligação com políticas públicas, podendo trazer avanços em energia, agricultura, saúde, transporte, saneamento e construção civil. Também surge a ideia de “nanogeopolítica”, ligada ao uso estratégico de minerais como lítio, índio, nióbio, zircônio e grafite.