A nanociência explora a escala ultrapequena, fazendo interface com múltiplas disciplinas científicas para promover inovações em tecnologia, energia e medicina. Ao manipular átomos e moléculas, promete uma vasta gama de aplicações, desde tecnologias verdes até tratamentos para doenças cerebrais. Crédito: SciTechDaily.com
O que é nanociência?
A nanociência é a ciência dos tamanhos incrivelmente pequenos que apenas os microscópios de alta tecnologia podem ver. É um dos tópicos mais quentes de toda a ciência, abordando física, biologia, química, geologia e ciência e engenharia de materiais. Ao trabalhar no mundo dos ultrapequenos, os cientistas estão trazendo grandes novidades para o nosso mundo. Estas incluem novas tecnologias verdes, tratamentos para diversas doenças, tecnologias energéticas e muito mais.
O termo “nano ”Significa um bilionésimo de algo. O “nano ”na nanociência refere-se a um nanômetro, um bilionésimo de metro (1 metro = 3,3 pés). Quão pequeno é isso?
Neste vídeo Ciência 101: O que é Nanociência, o cientista assistente Jie Xu explica o que é nanociência e como ela está sendo aplicada no Centro de Materiais em Nanoescala (CNM) de Argonne, uma instalação de usuário do Departamento de Energia do Escritório de Ciência. A nanociência é a ciência dos tamanhos incrivelmente pequenos que apenas os microscópios de alta tecnologia mais sofisticados podem ver. É um dos tópicos mais quentes de toda a ciência. Todos os anos, centenas de cientistas de todo o mundo viajam para o CNM para investigar as propriedades dos materiais na escala de átomos e moléculas. Ao avançar na nossa compreensão da estrutura material a esta escala, os cientistas de Argonne, como Xu e muitos outros, estão a obter uma compreensão cada vez mais profunda das propriedades no nanoescala e como eles podem ser colocados em uso prático. Armados com esse conhecimento, eles estão projetando e construindo a próxima geração de materiais. Estas estão a conduzir a tecnologias verdes sustentáveis, a um fabrico em massa mais eficiente, a novos medicamentos, a tratamentos inovadores de doenças cerebrais como Alzheimer e Parkinson, melhores materiais para baterias, melhores dispositivos eletrônicos e muito mais.
Vamos fingir que você está no mundo de Alice no País das Maravilhas e se depara com uma poção mágica em uma garrafa marcada BEBA-ME. Você toma um gole e encolhe 1.500 vezes. Você agora tem um milímetro de tamanho, a altura de uma pequena gota de chuva. Curioso, você toma outro gole da poção mágica e encolhe mil vezes. Tendo agora o tamanho de um micrômetro, você tem aproximadamente o tamanho de uma bactéria flutuando em uma gota de chuva. Você toma outro gole e encolhe outro fator de mil. Tendo atingido o tamanho nanométrico, você é agora apenas cerca de três vezes maior que uma única molécula de água, que consiste em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Em uma única gota de chuva, existem mais de um sextilhão de moléculas de água. Um sextilhão é o número um seguido de vinte e um zeros!
A ciência nesta escala ultrapequena está a colher muitos benefícios para a sociedade porque todos os materiais são feitos de átomos e moléculas. E os mesmos átomos e moléculas combinados de maneiras diferentes podem produzir uma infinidade de propriedades. Eles podem ser feitos para serem mais macios ou mais fortes, conduzir melhor o calor ou a eletricidade, refletir a luz de maneira diferente e assim por diante.
No Laboratório Nacional de Argonne, o Centro de Materiais em Nanoescala (CNM) é um dos cinco centros do Departamento de Energia dos EUA para nanociência e tecnologia.
Ao avançar a nossa compreensão de materiais, moléculas e processos químicos a esta escala, os cientistas destes centros estão a obter uma compreensão cada vez mais profunda de como surgem propriedades que podem ser colocadas em utilização prática. Armados com esse conhecimento, eles estão projetando e construindo a próxima geração de materiais e moléculas. Estas estão a conduzir a tecnologias verdes sustentáveis, a um fabrico em massa mais eficiente, a novos medicamentos, ao tratamento de doenças cerebrais como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, a materiais de bateria melhorados, a novas informações quânticas e a dispositivos de detecção, entre outros.
Crédito: Laboratório Nacional Argonne
O que são nanoestruturas?
Estruturas que apenas os microscópios de mais alta tecnologia podem ver.
As nanoestruturas têm uma ou mais dimensões cem mil vezes menores que a espessura de um fio de cabelo humano e não muito maiores que um fio de ouro. átomo ou molécula de água. Existem inúmeras variedades de nanoestruturas. O interesse por eles explodiu com a descoberta de fulerenos na década de 1980, seguida por duas estruturas relacionadas.
- BUCKYBOLA Nomeado em homenagem ao arquiteto Buckminster Fuller, consiste em sessenta átomos de carbono unidos em forma de bola de futebol. Sua síntese levou à invenção dos nanotubos de carbono e grafeno.
- GRAFENO Este nanomaterial é uma folha plana de átomos de carbono com menos de um nanômetro de espessura. Apesar de ser ultrafino, o grafeno é 200× mais forte que o aço.
- NANOTUBO DE CARBONO Os cientistas podem enrolar o grafeno para formar nanotubos. Esse formato é atraente para muitas aplicações, como a criação de fibras e tecidos ultrafortes. Também pode ser usado como aditivo para fortalecer veículos aeroespaciais.
