À medida que torna as coisas menores, tem mais impacto em nossas vidas; tal é a beleza da nanotecnologia. Este artigo analisa brevemente os benefícios que a nanotecnologia pode trazer para nossas vidas.
Ciência, tecnologia, engenharia e matemática (também conhecida como STEM) têm desempenhado um papel enorme em nossas vidas modernas. Não podemos nem imaginar como seria nosso mundo se o STEM não fizesse parte dele. Coisas do dia a dia, desde o colchão confortável em que acordamos até os smartphones e laptops que passamos horas olhando, são possíveis devido às imensas contribuições do STEM.
Outro produto importante do STEM que, sem dúvida, levou nossas vidas para o melhor é a nanotecnologia. Na percepção comum, principalmente inspirada em filmes e programas de ficção científica, a nanotecnologia pode significar qualquer coisa, desde nanobots futuristas que podem vagar por nossos corpos e nos curar em minutos a pequenos robôs que podem invadir qualquer máquina em segundos. Mas, na realidade, a nanotecnologia está presente em todos os lugares e há muito tempo.
A nanotecnologia é definida como a criação de qualquer aplicação na escala nanométrica. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro, e a nanotecnologia tem tudo a ver com a fabricação confiável de tecnologia em escalas tão pequenas. As propriedades físicas da matéria, como ponto de fusão, condutividade, reatividade, etc. Tornam-se muito diferentes nessas escalas, de modo que o encolhimento de um dispositivo pode afetar drasticamente seu desempenho. No entanto, ao dominar a nanotecnologia podemos ter a oportunidade de melhorar várias áreas da vida moderna.
Embora a evidência da nanociência possa ser vista desde os romanos, já no primeiro século dC, foi nos últimos 70 anos que vimos essa tecnologia realmente transformar a maneira como vivemos e trabalhamos. O desenvolvimento de transistores e microchips eletrônicos na década de 1940, que tornou a eletrônica moderna possível, foi a base da nanotecnologia moderna. Hoje, as aplicações da nanotecnologia podem ser vistas em todas as facetas da vida, desde protetores solares e desodorantes até smartphones e remédios.
Aplicações da nanotecnologia
Os nanomateriais estão no mercado consumidor há anos. De adesivos, lubrificantes e abrasivos a embalagens de alimentos, dispositivos manufaturados e tratamentos de superfície, esses são apenas alguns exemplos em que a nanotecnologia está sendo aplicada. Além disso, a nanotecnologia tem aplicações de longo alcance e potencial futuro ainda mais amplo em uma gama extremamente ampla de possibilidades. Vamos agora ver como essa pequena tecnologia está nos impactando e garantindo nosso futuro.
Pequenos médicos dentro do corpo
O uso da nanotecnologia na medicina tem visto grandes desenvolvimentos nos últimos tempos. Bilhões de dólares estão sendo gastos para pesquisar o uso de nanomateriais para a detecção e tratamento de doenças. Por exemplo, fizemos pesquisas consideráveis na detecção de doenças criando nanomateriais preenchidos com um corante fluorescente que pode se prender às moléculas responsáveis no sangue.
Pesquisas relevantes também estão sendo feitas para usar nanopartículas na quimioterapia para ter um ataque direcionado ao tumor e diminuir os efeitos colaterais da quimioterapia no resto do corpo.
Por outro lado, pesquisas estão sendo feitas para desenvolver sensores minúsculos que podem ser injetados com segurança em nosso corpo e que podem monitorar nossos sinais vitais mais de perto do que nunca, permitindo que os médicos personalizem o tratamento. Existem infinitas possibilidades de nanomedicina, que vão desde o monitoramento da inflamação e recuperação pós-cirúrgica até casos de uso mais incomuns, onde os dispositivos eletrônicos realmente interferem nos sinais do nosso corpo para controlar a função dos órgãos.
Nanobots e dentes
A aplicação da nanotecnologia no campo odontológico é chamada de nanoodontologia, e é uma nova tecnologia inovadora que fez grandes avanços na odontologia. Existem vários novos produtos odontológicos disponíveis, desde implantes até produtos de higiene bucal que utilizam essa tecnologia.
A nanoodontologia está sendo usada para diagnosticar, tratar e prevenir doenças bucais e dentárias. Também está sendo usado para aliviar a dor e melhorar a saúde bucal. As empresas já estão fabricando produtos como nanoimpressões, nanocerâmicas, nanocompósitos, nanopreenchimentos, para citar alguns. A nanoodontologia também pode ser usada no tratamento do câncer bucal, que pode ter efeitos inovadores na ciência médica se dominado com sucesso.
Outras aplicações que os pesquisadores odontológicos estão analisando atualmente incluem:
- Terapia endodôntica
- Prevenção da cárie dentária
- Integração com implantes dentários
- Tratamento da doença periodontal
- Parafusos para fixação óssea
- Procedimentos de capeamento pulpar direto
- Regeneração dentinária
- Regeneração óssea aprimorada
- Produção de mucosa artificial, etc.
A criação do grafeno
Outra aplicação promissora da nanociência é na utilização de Grafeno e outros supermateriais usando nanoestruturas passivas. O grafeno é um nanomaterial composto por uma folha solitária de carbono com a espessura de um átomo. É extraordinariamente duro e tem propriedades promissoras no que diz respeito à condução de eletricidade. Não apenas isso, é flexível também. Algumas das propriedades surpreendentes do grafeno são:
- É 200 vezes mais forte e 6 vezes mais leve que o aço.
- É um supercondutor de eletricidade.
- Pode esticar até 20% do seu comprimento.
- Pode dobrar infinitamente sem quebrar.
Assim, o futuro reserva imensas possibilidades em relação às tecnologias baseadas em grafeno, como células solares flexíveis para geração de energia e telas flexíveis em nossos smartphones! O grafeno também pode ser usado na fabricação de sensores biomédicos para biodetecção, bioimagem e uso terapêutico devido à excelente processabilidade aquosa e outras propriedades funcionais da superfície.
Pequenos sensores eletrônicos
Com os avanços atuais em nanotecnologia, sensores com recursos muito pequenos podem ser impressos em rolos flexíveis de plástico. Eles podem ser fabricados em grandes quantidades a um custo muito baixo. Esses sensores podem ser usados para monitorar continuamente a integridade da infraestrutura crítica, como pontes, aeronaves, reatores nucleares, etc.
Autocura
A autocura ainda pode ser considerada ficção científica na maioria das vezes, mas com mais avanços na nanociência, não seria assim por muito tempo. Alterar a estrutura de certos materiais no nível atômico pode dar a ele algumas propriedades muito interessantes. Por exemplo, vários materiais já estão disponíveis comercialmente que possuem uma textura atômica única que lhes permite repelir a água.
Os cientistas estão atualmente pesquisando a capacidade de dispersar nanopartículas como um meio de preencher quaisquer pequenas rachaduras que possam aparecer e “curar” a parte danificada ou desgastada. Isso poderia produzir materiais de autocura para estruturas cotidianas, como cockpits de aeronaves, microeletrônica, fazendas de servidores, monitores, etc. e evitar que pequenas fraturas neles se transformassem em rachaduras grandes e mais desafiadoras.
Possibilidades em big data
Nesta era da tecnologia da informação, há um enorme aumento de dados eletrônicos, o que produziu a necessidade urgente de gerenciar efetivamente esses dados, identificar os padrões e nos alertar para os problemas sem perder informações críticas. Por exemplo, big data de sensores de tráfego para ajudar a gerenciar congestionamentos e evitar acidentes, prevenir crimes usando estatísticas para alocar recursos policiais de forma mais eficaz, para citar alguns.
A nanotecnologia desempenha um papel importante aqui, permitindo a criação de memória ultradensa que pode armazenar grandes quantidades desses dados. Ao mesmo tempo, está dando a eles a motivação para criar algoritmos super eficazes para manipular, embaralhar e transmitir informações sem comprometer sua confiabilidade.
As arquiteturas de PC inspiradas na mente humana também podem utilizar a energia com mais eficiência, enquanto lutam menos com o excesso de calor – um dos principais problemas com a contratação de dispositivos eletrônicos.
Luta contra as alterações climáticas
Uma das principais maneiras de lutar contra as mudanças climáticas é desenvolver métodos mais novos e mais eficazes para produzir eletricidade. Graças aos avanços da nanociência, já estamos vendo baterias que podem armazenar mais energia para carros elétricos e painéis solares que podem converter a luz solar em eletricidade com mais eficiência.
Ambos os aplicativos usam nanotextura para transformar uma superfície plana em uma 3D com uma área de superfície muito maior. Isso permite mais espaço para que as reações ocorram, permitindo maior armazenamento ou geração de energia.
O futuro pode nos mostrar nanopartículas que podem colher energia de seu ambiente com alta eficiência de conversão. Por exemplo, a energia pode ser colhida a partir do movimento, luz, variações de temperatura, glicose e várias outras fontes
Aplicações militares
Os militares, independentemente do país, têm visto um tremendo potencial em nanotecnologia. Portanto, não é surpresa que a maioria das pesquisas em nanociência seja patrocinada pelos militares e, portanto, focada em aplicações militares. Estes podem abranger um amplo espectro de desenvolvimentos, tais como:
Melhoria no atendimento médico e de baixas para soldados. Por exemplo, curativos de feridas revestidos com certos nanomateriais permitem o controle da liberação de drogas e proteínas por um período de tempo especificado, o que pode acelerar a cicatrização de feridas.
Produção de materiais leves, resistentes e multifuncionais para uso em roupas militares, oferecendo melhor proteção e conectividade aprimorada. A pesquisa atual em nanotecnologia também permitiu o desenvolvimento de tecidos não tecidos duráveis que podem conferir absorção ou repelência à água, resistência ao fogo e térmica, tratamento antimicrobiano, para citar alguns.
Aprimoramento da inteligência militar usando tecnologias de sensores inteligentes em que nanosensores são integrados a redes neurais. Nanossensores podem ser usados para detectar produtos químicos nocivos e armas biológicas, danos em equipamentos militares, natureza e a magnitude do risco potencial quando explosivos são detectados.
Uso de nanopartículas energéticas em aplicações de propulsão devido às suas propriedades de combustão únicas, como ignição rápida e tempos de combustão curtos. Por exemplo, eles podem ser incluídos em combustíveis sólidos, propulsores sólidos, galantes energéticos em sistemas líquidos, etc.
Os nanocompósitos são outra categoria se houver uma tremenda pesquisa em andamento e uma ampla gama de casos de uso em potencial. Os desenvolvimentos atuais em nanocompósitos estão focados no uso em embalagens de alimentos militares, proteção balística e armaduras corporais, lubrificantes sólidos, materiais absorventes de choque, dissipação de carga eletrostática, blindagem eletromagnética, retardamento de fogo e proteção contra corrosão.
Desenvolvimentos de drones nanométricos que poderiam ser usados em vigilância, detonações remotas, comunicação, para citar alguns. Esses drones podem ter longa vida útil da bateria com nanosensores que permitem a detecção facial e de objetos.
Usos da nanotecnologia para satélites marcadamente menores, juntamente com veículos de lançamento menores, tornando esses satélites econômicos. Além disso, esses nanossatélites poderiam ser usados em enxames para radar, comunicação e inteligência.
Nanosistemas
Indiscutivelmente, a parte mais emocionante sobre a nanociência é o potencial que ela tem para o futuro. Os nanosistemas são o próximo passo para alcançar esse futuro de ficção científica com o qual todos sonhamos. Os nanosistemas envolvem basicamente a automontagem de nanofábricas ou máquinas que podem fazer um produto em escala atômica, que trabalham em conjunto com outras nanopartículas e máquinas para criar estruturas moleculares complexas para tarefas e funções específicas.
Por exemplo, podemos desenvolver nanossistemas que podem produzir materiais sintéticos sem qualquer entrada externa. Este processo não só consome menos combustíveis fósseis como também utiliza dióxido de carbono do ar, o que traz benefícios óbvios para o ambiente e o clima. Outras aplicações potenciais incluem estruturas auto-regenerativas, edifícios resistentes a desastres, equipamentos de proteção, etc.
