NANOTECNOLOGIA
O mergulho num mundo invisível

Pesquisas feitas em escala milhões de vezes menor
que um alfinete geram a primeira leva de produtos

Heitor Shimizu

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Foi-se o tempo em que a regra era pensar grande. Depois da miniaturização, que tornou portáteis rádios e aparelhos de som, e da microeletrônica, que reduziu os computadores ao tamanho das mãos, entrou em cena a nanotecnologia. Nesse campo, o trabalho consiste em desenvolver técnicas que tornem o homem apto a manipular átomos e moléculas, as partículas básicas do universo, como se fossem bloquinhos de um brinquedo de montar. O que se pretende nos laboratórios é rearranjar de maneira artificial essas partículas para forjar novas estruturas e materiais, mais eficientes do que os fornecidos pela natureza. Para se ter uma idéia de quão decisiva é a disposição de moléculas na configuração da matéria, basta observar os diamantes e o grafite. Ambos são formados por átomos de carbono. O que os torna diferentes é justamente a maneira como se organizam. Além de se intrometer na disposição natural das coisas, outra ambição de técnicos e cientistas é aprimorar os frutos do engenho humano. Testes recentes, por exemplo, mostram que a adição de quantidades absolutamente irrisórias de argila aumenta em até 1 000 vezes a resistência de plásticos.

Fascinante? Sim, mas o melhor está por vir. O mais intrigante na nanotecnologia é que tentar reconstruir o mundo átomo por átomo implica mergulhar num campo de dimensões infinitesimais, o que representa um desafio de porte até para a imaginação. Isso porque o trabalho dos pesquisadores se desdobra numa escala próxima a 1 nanômetro (a sigla é nm), a unidade de medida que batiza a tecnologia e representa a bilionésima parte do metro – em números: 0,000000001 metro. Trata-se de algo 50 000 vezes menor que a espessura de um fio de cabelo (veja quadro). Essa nova fronteira oferece uma gama tão ampla de oportunidades de conhecimento que se assemelha à conquista do espaço. Ela representa, de certo modo, a operação inversa do que se sonha diante da Odisséia de Stanley Kubrick e Arthur C. Clarke.

Divulgação

Mercedes SLR McLaren: a utilização da nanotecnologia na pintura diminui a possibilidade de riscos

O universo da nanotecnologia se expande em ritmo crescente, com um fluxo de investimentos intenso. Os americanos têm destinado a esse ramo de pesquisas mais dinheiro do que aplicaram em qualquer outra iniciativa desde o programa Apollo, na década de 60, que levou o homem à Lua. Em 2007, vão gastar 1,2 bilhão de dólares em laboratórios, seguindo a média dos últimos anos. O Japão tem investido em proporção quase equivalente. Os pesquisadores chineses aderiram de tal forma a essa nova dimensão da ciência que, no ano passado, a China assumiu a liderança na publicação de artigos científicos sobre o tema. A Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos estima que em 2015 o mercado mundial de nanotecnologia movimentará 1 trilhão de dólares. Perspectivas e aportes desse nível fizeram com que o nanomundo deixasse de ser apenas uma tecnologia emergente, apesar de haver alguns braços, como a nanobiologia, com resultados ainda incipientes.

Nas indústrias, já se altera a estrutura molecular de fibras para a produção de tecidos que dificilmente se molham, pois repelem líquidos. Celulares, câmeras e outros eletrônicos usam visores mais econômicos e com propriedades mais brilhantes graças à nanotecnologia. A Mercedes usa a técnica em diversos componentes, quer em espelhos retrovisores que escurecem ao receber a luz de outro veículo, quer em pinturas resistentes a pequenos riscos. A lista de pesquisas inclui ainda gigantes como HP, Xerox, Kodak, General Electric e 3M. Cientistas da IBM buscam um polímero elástico e resistente o bastante para dar vida ao Millipede, um eventual substituto do disco rígido para computadores, com capacidade para guardar mais de 1 terabyte de dados por polegada quadrada – vinte vezes mais do que a capacidade de armazenamento magnético dos maiores sistemas disponíveis atualmente.

Campo fértil é a linha de pesquisas em torno de nanotubos de carbono. Essa novidade é composta de cilindros que reúnem átomos de carbono. Podem conduzir eletricidade e são flexíveis, com a maior resistência mecânica entre todos os materiais conhecidos. É possível dizer que são dezenas de vezes mais fortes que o aço. Imagina-se que encontrem aplicações em todos os setores da indústria. Na eletrônica, podem vir a substituir o silício – hoje o componente básico dos chips dos computadores. A medicina também deve se valer desse tipo de dispositivo para aumentar a precisão de cirurgias e exames (leia matéria sobre biotecnologia na pág. 24 ). "Ainda temos problemas a superar, mas em pelo menos dez anos vão surgir importantes aplicações para os nanotubos", disse a VEJA o cientista Malcolm Green, do departamento de química inorgânica da Universidade de Oxford. "Hoje, há um número imenso de pesquisadores atuando nessa área."

Recentes descobertas sobre o uso desses cilindros vêm da Universidade do Texas, nos Estados Unidos. Ali, cientistas demonstraram por meio de pesquisas com ratos que nanotubos de carbono podem ser usados para transmitir sinais elétricos aos neurônios, as células cerebrais. Se a técnica prosperar com humanos, isso representará uma imensa brecha para uma verdadeira revolução no tratamento de problemas neurológicos. Os tubinhos poderiam ainda ser usados para substituir nervos danificados, nos olhos ou na medula espinhal, por exemplo.

Embora aplicações como essas ainda sejam promessas, o uso de partículas em escala nanométrica é antigo – muito mais velho do que a própria nanotecnologia. O copo de Licurgo, que data da Roma do século IV a.C. e está exposto no Museu Britânico, usa uma solução conhecida como ouro coloidal. O método permite, por meio de um processo químico, saturar o ouro e obter partículas do metal na escala dos bilionésimos de metro. Ao ser aplicado em um vidro, por exemplo, o ouro coloidal muda a cor da superfície dependendo da iluminação – verde na luz indireta, vermelho quando atingido diretamente por uma lâmpada. Artistas medievais usavam essa técnica para fazer vitrais.

Foi em 1959 que se começou a vislumbrar essa nova ciência. Naquele ano, o americano Richard Feynman, um dos mais brilhantes físicos do século XX, Nobel em 1965, sugeriu que chegara a hora de os cientistas deixarem de usar os materiais da forma como eram conhecidos. Na palestra "Tem bastante espaço no fundo", ele disse que seria possível arrumar átomos de maneira artificial. Citou a possibilidade de condensar o texto de todos os 24 volumes da Enciclopédia Britannica na cabeça de um alfinete. Em 1974, o japonês Norio Taniguchi criou o termo "nanotecnologia". Ele começou a ganhar alguma popularidade nos anos 80, especialmente depois dos trabalhos de cientistas como K. Eric Drexler (veja entrevista).

Recentemente, ao lado das descobertas, a tecnologia vem acumulando também polêmicas. Em março, um produto de limpeza que prometia proteger banheiros da proliferação de bactérias por até seis meses foi colocado à venda na Alemanha. O Magic Nano tornou-se um sucesso imediato, mas durou pouco. Apenas três dias depois do lançamento, teve de ser recolhido por causa de reclamações de consumidores. Eles afirmavam que o produto provocara problemas respiratórios. Seis foram hospitalizados. O fabricante defendeu-se argumentando que a intoxicação foi causada por um líquido anticorrosivo contido na versão em aerossol. O produto em vasilhame plástico não teria causado mal nenhum. Mas sobrou para a nanotecnologia, dando espaço a grupos ambientalistas e a outros que defendem uma maior atenção aos eventuais perigos dessa nova área. "Qualquer atividade nova tem de ser analisada do ponto de vista do risco, mas não podemos rotular antes de conhecer com exatidão os prós e os contras", diz Henrique Toma, professor do Instituto de Química da Universidade de São Paulo. "Tenho certeza de que, no caso da nanotecnologia, os benefícios serão bem maiores."

 

A ciência como ela é Nano, em grego, significa anão. O termo deu origem a uma unidade de medida, o nanômetro, que equivale à bilionésima parte do metro. Reengenharia molecular A nanotecnologia molecular é um dos braços dessa ciência e tem como alvo a manipulação de átomos e moléculas. O rearranjo dessas partículas permite, por exemplo, a criação de novos materiais. A alteração de princípios ativos para a produção de remédios tem aqui um campo fértil.   Novas estruturas Outro ramo é a nanotecnologia de materiais, cujo foco é a construção de dispositivos e equipamentos invisíveis, mas muito eficazes. As vedetes nesse campo são os nanotubos. Eles conduzem eletricidade, são flexíveis e extremamente resistentes. A medicina também pode se valer desse tipo de dispositivo para aumentar a precisão dos tratamentos.