Nanotubos aumentam a eficiência catalítica

A eficiência de reações químicas para produção de combustível pode ser grandemente aumentanda se os reagentes e catalisadores estiverem dentro de tubos de ensaio nanométricos. Uma equipe de pesquisadores chineses do Instituto Dalian mostrou que uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio (conhecida como gás de síntese) produz etanol mais rapidamente, com a ajuda de pequenas partículas de catalisadores metálicos se colocada em nanotubos de carbono.

Verificou-se que a catálise é dez vezes mais rápida quando ocorre dentro do nanotubo, apesar do pouco espaço para a circulação de reagentes. A equipe mostrou que os nanotubos de paredes múltiplas (de 4 e 8 nm de largura por 400 nm de comprimento) são os responsáveis por aumentar a eficiência catalítica do metal.

Outros materiais foram testados como nanotubo, mas os cientistas acreditam que é o modo único como os eletrons se distribuem pelos nanotubos de carbono que permite o aumento na eficiência catalítica. Os elétrons estão mais esparsos no interior do tubo e isso pode faciliar o trabalho do catalisador em romper as ligações químicas entre o carbono e o oxigênio.

Nanofármacos Brasileiros

Com pouco mais de um ano de existência, a Incrementha é um bom exemplo da importância da pesquisa e da inovação no setor farmacêutico. A empresa tem 30 projetos de pesquisa em andamento e seis depósitos de patente no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).

Abrigada no Centro Incubador de Empresas Tecnológicas (Cietec) da Universidade de São Paulo (USP), a Incrementha investiu cerca de R$ 4 milhões em projetos no primeiro ano e deve destinar, em 2007, outros R$ 12 milhões para o desenvolvimento de novas combinações de moléculas e para o custeio dos estudos clínicos de algumas linhas de pesquisa. A empresa é uma parceria dos laboratórios Biolab e Eurofarma.

O primeiro produto da Incrementha que deverá chegar ao mercado foi apresentado na quarta-feira (25/4), em São Paulo. Trata-se de um anestésico de uso tópico para uso em pequenas cirurgias na pele, desenvolvido em parceria com pesquisadoras da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

A inovação está em uma nanocápsula biodegradável que transporta o medicamento para regiões específicas. O anestésico penetra e se concentra apenas nas terminações nervosas da pele, não sendo absorvido pela circulação sangüínea e diminuindo as chances dos efeitos colaterais.

Entre os benefícios do nanofármaco estão a diminuição da dose recomendada e o aumento da potência do princípio ativo e do tempo de duração do efeito terapêutico. O produto em escala comercial deverá chegar ao mercado em menos de dois anos.

Um dos enfoques da empresa é desenvolver plataformas tecnológicas que possam servir como veículo-padrão para o transporte de outros medicamentos.

2º Simpósio Internacional de Materiais Avançados e Nanoestruturas

A segunda edição do Simpósio Internacional de Materiais Avançados e Nanoestruturas será realizada nos dias 3 e 4 de maio, em São Carlos, interior paulista, reunindo grupos de pesquisa de diferentes países, com destaque para Chile, Canadá, Espanha e Brasil.

O evento é promovido pelo Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (USP), e pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Presidente Prudente.

Entre os assuntos abordados estão “Polymer films for electronics: looking inside”, “Novel nanostructured materials for solar cells”, “Supramolecular chemistry applied to nanotechnology” e “New Materials and the Environment.

Mais informações: http://www.2isamn.ifsc.usp.br/

Finíssimo

Um grupo de cientistas europeus usou o mais fino material conhecido para criar uma nova tecnologia, com enorme potencial, que poderá ser usada para construir computadores supervelozes ou equipamentos capazes de registrar imagens de moléculas com precisão inédita.

Os cientistas criaram um tipo de membrana com espessura extremamente fina, de apenas um único átomo. O estudo foi descrito em artigo publicado na edição atual da revista Nature.

A novidade, digna da ficção científica, é resultado de estudo com o grafeno, uma nova forma de carbono descoberta em 2004 e que é considerada um dos tópicos mais quentes na física atual. Por características insólitas (como a reduzida espessura) e propriedades notáveis (como a condução de eletricidade), o grafeno tem sido cotado, entre outras coisas, como possível sucessor do silício na fabricação de chips de computador.

Mas, apesar de todo o barulho que causou desde que sua existência fora anunciada, havia dúvidas se o grafeno poderia existir em estado livre. Foi o que o grupo do Instituto Max-Planck, na Alemanha, acaba de demonstrar.

Os pesquisadores empregaram uma combinação de técnicas de microfabricação, usadas na produção de microprocessadores, por exemplo. Primeiro, uma plataforma metálica foi colocada por sobre uma folha de grafeno, que, por sua vez, estava sobre um chip de silício.

O chip foi dissolvido em ácidos, deixando apenas o grafeno suspenso no ar ou no vácuo da plataforma. As membranas que resultaram do processo formaram o que os pesquisadores chamaram de material mais fino possível de se obter na atualidade. Além disso, elas mantiveram as propriedades do material.

De acordo com os cientistas, a razão para a estabilidade de materiais com espessura de um átomo – algo até então considerado impossível ou, pelo menos, improvável – é o fato de o grafeno não ser perfeito. O material parece absolutamente plano, mas é levemente irregular. E são justamente esses “defeitos” na superfície que ajudam a estabilizar o próprio material.

Entre as aplicações imaginadas para a membrana está a fabricação de dispositivos eletrônicos muito menores do que os atuais e a produção de suportes para microscopia eletrônica. Esses suportes seriam usados no estudo de moléculas isoladas, o que teria grande implicação para o desenvolvimento de medicamentos, ao permitir análises mais rápidas das estruturas atômicas de complexos bioativos.

Organização Molecular

Pela primeira vez evidências experimentais mostraram que o processo de emissão de luz de um material orgânico-inorgânico é determinado por mecanismos que ocorrem em escala nanométrica. Um grupo internacional de cientistas, com participação brasileira, demonstrou que a emissão luminosa do material estudado, assim como o “efeito de memória” dela decorrente, é resultado da organização molecular complexa e não da estrutura atômica, como ocorre normalmente.
A pesquisa foi realizada por grupos da Universidade Estadual Paulista (Unesp), das universidades de Aveiro e de Trás-os-Montes, em Portugal, e da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia. O material híbrido orgânico-inorgânico em questão é formado por um esqueleto inorgânico baseado em silício, conectado, por meio de grupos amida, a cadeias poliméricas de átomos de carbono e hidrogênio. Quando o material é iluminado por luz ultravioleta, há uma transferência de prótons nos conectores que provoca a emissão de luz vísivel.
As cadeias poliméricas ficam penduradas perpendicularmente ao esqueleto inorgânico e se interpenetram em temperatura ambiente. Elas se auto-organizam por meio de uma interação hidrofóbica, mantendo-se esticadas. Quando o material é aquecido, as cadeias ficam tortuosas, perturbando a transferência de prótons e causando uma mudança na intensidade da luz.

O estudo demonstra que o comportamento de estruturas complexas – sejam organismos vivos ou materiais organizados em construções hierárquicas – é resultado da maneira como se organizam as unidades estruturais que as constituem, não apenas de sua estrutura atômica. Muitas vezes os híbridos apresentam propriedades que não são exibidas individualmente pelos seus componentes isolados.

O estudo sugere que essa família de materiais tem potencial para desenvolvimento de uma série de novas propriedades. Segundo um dos cientistas, a aplicação dessas propriedades ainda depende de um longo processo de pesquisa, mas as possibilidades são praticamente infinitas. A investigação dos sistemas complexos pode ter impacto significativo em áreas como fotônica, eletrônica e optoeletrônica, magnetismo, catálise, técnicas de separação, sensores, revestimentos inteligentes e aplicações biomédicas.

Dança Metálica

Uma finíssima lâmina de ouro e prata puxada pelas pontas se estica e afina no meio, até que não tem mais como estreitar e se rompe. Observada em um microscópio eletrônico, essa imagem em movimento, não tem nada de banal. Ela revela o que acontece com a lâmina no nível dos átomos, as unidades que compõem a matéria.
À medida que a lâmina se estica, ligações entre átomos se rompem e outras se formam, numa dança serpenteante, até que resta um fio de apenas um átomo de espessura. Esses átomos enfileirados um a um parecem um colar de pérolas – um colar efêmero e minúsculo, formado por três átomos, que dura só três segundos.
Um grupo de físicos da Unicamp e do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron , é responsável por grandes avanços no estudo de como metais se comportam na escala nanométrica. Só depois de compreendido o funcionamento dos materiais nessa escala é que será possível utilizá-los para fins tecnológicos.
Já se sabia que ouro e prata em seu estado puro se comportam de forma distinta pouco antes de se romper. Ambos podem formar o fio com a espessura de um átomo – ou cadeias atômicas suspensas – quando tracionados em direções diferentes, específicas para cada metal.

Recentemente, foram feitas simulações em computador do comportamento de ligas de ouro e prata, com proporções variadas dos dois metais. Em boa parte dos casos, a liga se comportava como ouro puro.

O público e a Nanotecnologia

Vantagens superam os riscos? Para consumidores norte-americanos a resposta é sim quando o assunto é nanotecnologia. É o que mostra a maior pesquisa de percepção pública feita no país sobre o setor.

De acordo com o estudo, o público tende a olhar mais os benefícios e considera a nanotecnologia menos perigosa do que outras tecnologias, como conservantes utilizados na indústria alimentícia, herbicidas ou desinfetantes.

O levantamento, com 5,5 mil pessoas, foi feito por pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, e da London Business School e do University College London (UCL), na Inglaterra. Os resultados estão na edição de dezembro da revista Nature Nanotechnology.

Para os autores do estudo, medir opiniões do público em relação à nanotecnologia pode ajudar no desenvolvimento do setor. Um dos questionários teve o objetivo de verificar a propensão de uso de quatro produtos nanotecnológicos específicos: um remédio, um hidratante, pneus de automóvel e gás para geladeira.

Para outro autor do estudo, um dos criadores da Iniciativa Nacional de Nanotecnologia do governo norte-americano, à medida que novas pesquisas sobre riscos ao ambiente e à saúde humana forem feitas e mais produtos nanotecnológicos chegarem ao mercado, o público terá mais fundamentos para se posicionar diante da novidade tecnológica.

Cada vez menor

Os nanotubos são ínfimos e pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley descobriram uma forma de tornar essas estruturas de carbono ainda menores. O tamanho dos novos tubos, usados em sensores químicos e de massa assim como em transistores e osciladores, lhes confere propriedades que tornam seu desempenho melhor - por exemplo, eles são capazes de oscilar em freqüências mais altas e possuem melhor condutividade elétrica.

Tentativas anteriores de reduzir os nanotubos envolviam a irradiação das minúsculas estruturas com elétrons. Esse bombardeio causava defeitos em razão da perda de material - transformando um tubo liso e regular numa estrutura cheia de falhas. No método, os pesquisadores queriam tirar proveito dessa perda de material, mas sem danificar os tubos. Eles aqueceram o tubo emitindo uma enorme corrente através dele ao mesmo tempo em que o irradiavam. A quantidade de calor que passa pelo nanotubo - com a temperatura subindo a milhares de graus - quase o funde. Embora surjam defeitos nas paredes da estrutura, os átomos se reagrupam para preencher os espaços em um processo chamado de recozimento.

Ferrugem para limpar a água

A ferrugem, ou pelo menos um dos seus constituentes, pode aliviar o sofrimento de mais de 60 milhões de pessoas em Bangladesh. Os consumidores das águas da bacia do rio Ganges correm o risco freqüente de contaminação por arsênio, cujos efeitos podem ser letais. Em geral, acreditava-se que a solução para a contaminação deveria ser um processo caro, mas os pesquisadores da Universidade de Rice criaram um método barato e de pequena escala para limpar a água dos poços artesianos. O método usa nanopartículas de magnetita, um óxido de ferro com conhecidas propriedades magnéticas. Comparada com a filtração, a separação magnética é sempre mais eficiente e mais barata, embora um campo mangético forte seja necessário para conduzir as nanopartículas de 16nm em solução. Quando a equipe de pesquisadores tentou remover as nanopartículas da água, entretanto, eles verificaram que um simples ímã de mão era capaz de fazer o trabalho no lugar de um eletroímã. Como as nanopartículas exercem força umas nas outras, basta que se aplique o campo magnético em poucas partículas para que estas atraíam as outras e todas saiam da água.

As nanopartículas comportam-se como a limalha de ferro sob o efeito de um ímã, agrupando-se em ordem sob o efeito do campo magnético. Esse agrupamento resolve um problema sério que os pesquisadores costumam encontrar quando trabalham com nanopartículas em solução que é a remoção do material da água.

Os pesquisadores de Rice, usaram a afinidade que o arsênio tem pelos óxidos de ferro para criar um sistema que utiliza partículas de 12nm para limpar uma solução de arsênio com uma concentração 50 vezes mais alta do que a permitida para a água potável. Eles baixaram a concentração até um pouco acima do permitido pela lei americana. Os cientistas esperam agora substituir a magnetita pelo óxido de ferro obtido a partir de ferrugem e do azeite para que países subdesenvolvidos possam utilizar a tecnologia.

III Seminanosoma

A Rede de Pesquisa em Nanotecnologia, Sociedade e Meio Ambiente (RENANOSOMA) realiza de hoje até o dia 9 de novembro o III Seminário Internacional Nanotecnologia Sociedade e Meio Ambiente (SEMINANOSOMA), e entre 8 e 10 de novembro o I Seminário Internacional Nanotecnologia e os Trabalhadores.

Estes eventos têm por objetivo divulgar junto ao público especializado e leigo considerações sobre os impactos sociais, econômicos, ambientais e éticos desencadeados pelo surgimento da nanotecnologia, pelo olhar das Ciências Sociais.

Os dois eventos ocorrem no Instituto de Pesquisas Tecnológicas da Universidade de São Paulo. IPT-USP.

É possível assistir as palestras e fazer perguntas aos debatedores pelo site do IPT.

No site existem também informações sobre inscrição e localização.

Nanotecnologia aqui e agora

O termo nanotecnologia tem evoluído no seu significado ao longo dos anos. Inicialmente ele era utilizado para descrever a produção intencional de mecanismos de dimensões nanométricas (1 nm = 0,000000001 m) e, hoje em dia, usa-se essa palavra para descrever praticamente qualquer coisa produzida que tenha as dimensões entre 1 e 100 nm (atualmente, o uso é mais freqüente para material na forma de pó). Para expressar a idéia original, cunhou-se a expressão "nanotecnologia molecular" (cuja sigla em inglês é MNT).

A nanotecnologia molecular tem por objetivo projetar e construir intencionalmente duas coisas, molécula por molécula: a) nano e micro-máquinas e computadores extremamente avançados; b) objetos de tamanho "normal", i.e. macroscópicos, em nanofábricas. De uma forma muito resumida, pode-se dizer que a MNT permite um controle inédito do mundo material, em nanoescala, permitindo um projeto com especificações e propriedades bem exatas.

Os objetivos descritos no parágrafo anterior ainda estão nos primeiros passos, mas não devem ser considerados "ficção-científica" de maneira alguma. Nanoengrenagens têm sido montadas, átomo por átomo; e até um nanocarro já foi sintetizado em laboratório, através de reações químicas. A produção de objetos macroscópicos através de montadores ainda está um pouco mais distante, mas não devemos esquecer que a natureza faz exatamente isso desde que os primeiros organismos pluricelulares apareceram sobre a Terra. Não poderia haver inspiração melhor.

Os primeiros exemplos de nanoprodutos já estão chegando nas prateleiras. A equipe canadense de esqui já usa uma cera especial desenvolvida com nanotecnologia que permite que os competidores deslizem melhor sobre a neve. Tecidos à prova de manchas e que não amassam já estão sendo usados em calças e camisas. A vaidade também impulsiona a nanotecnologia e cremes que penetram mais fundo na pele já estão a venda. A lista continua com óculos de sol, filtros solares, bolas e raquetes de tênis e até ossos sintéticos.

Isso é apenas o começo.