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conheça aqui  a Nanotecnologia , uma tecnologia do futuro !

Palavras iniciais...

A comunidade científica e o público em geral têm sido expostos a uma série de realizações atribuídas a uma nova área do conhecimento: a Nanotecnologia. Tanto no exterior quanto no Brasil, as agências de financiamento têm lançado programas visando a incentivar tais pesquisas.

Dada a natureza e as implicações da Nanotecnologia, e, sobretudo, ao fascínio que a mesma vem exercendo, não apenas sobre jovens pesquisadores, à busca de novas temáticas de pesquisa, mas também sobre aqueles que querem se manter ao corrente dos acontecimentos, assumimos o desafio de realizar a tradução do texto que serviu de base à Conferência: "Introdução à Nanotecnologia Molecular", proferida pelo Professor Frederic Levy, na Academia Interdisciplinar de Ciências de Paris.

Certamente, para muitos que tomarão contato com este texto, e também para nós, que atuamos há vários anos na área (mesmo antes dela ter recebido este rótulo e todo o apelo mediático), ficará claro o papel fundamental do conhecimento químico na evolução desta área. E, mais ainda: verão que se trata de uma ciência, na qual o substrato é formado pela densificação de vários conhecimentos, inter e multidisciplinares, colocados em consonância com os novos paradigmas.


Agradecemos profundamente ao Prof. Levy que, prontamente, nos atendeu quando solicitamos autorização para traduzirmos o texto para o português e o veicularmos, com exclusividade, por mídia eletrônica, através do Site LQES. Ao Professor Frederic Levy, nosso "merci bien"!

Oswaldo Alves



INTRODUÇÃO À NANOTECNOLOGIA MOLECULAR


Conferência do Professor Frederic Levy, proferida na Academie Interdisciplinaire des Sciences de Paris (AISP)

Versão 1.5, de 24 de abril de 2000.



Introdução

O que é a Nanotecnologia?

Estado-da-arte da pesquisa atual. Caminhos explorados.

Aplicações

Conclusões

Referências


_______________________________________

Introdução


Efetivamente vou falar de Nanotecnologia. Quando preparava esta apresentação, deparei-me com o fato da palavra nanotecnologia já se encontrar dicionarizada, embora com um sentido, um significado diferente do meu (tratava-se da aplicação da microeletrônica à fabricação de estruturas em escala nanométrica). Aquilo sobre o que vou falar esta noite é, mais precisamente, definido pela expressão Nanotecnologia Molecular.

Se esta tecnologia for efetivamente disciplinada, irá provocar - tanto no domínio técnico quanto no econômico e social - , uma revolução de amplitude inimaginável nos dias de hoje.

Certamente irá muito além da revolução provocada pelas revoluções industriais da mecânica e da informática, juntas, ocorridas nos dois séculos anteriores. E isso em um período muito mais curto!

É ainda impossível responder precisamente à questão sobre em que momento essa "revolução nanotecnológica" eclodiria.

Não obstante, a maior parte dos cientistas que trabalham nesse domínio estimarem que tal revolução levará de 10 a 20 anos, para que ocorra uma primeira inovação tecnológica crucial. Pode acontecer, contudo, que dificuldades surjam no decorrer das pesquisas, levando um tempo maior para que esta revolução se dê. Porém, num tempo relativamente pequeno, ela parece inevitável.

Pode-se traçar aqui um paralelo com outra realização tecnológica difícil e importante: a fabricação da bomba atômica. Situemo-nos no final dos anos 1930. Naquele tempo, apesar da parte teórica estar suficientemente desenvolvida e de estarmos certos de sua viabilidade, existiam, por outro lado, numerosos e complexos problemas técnicos a serem resolvidos, cuja solução não era precisamente conhecida. Várias vias de pesquisa estão em curso atualmente. Da mesma forma, a duração e a quantidade de esforços a serem despendidos para se alcançar o sucesso são, ainda, apenas suposições.

Feita esta Introdução, os Senhores deverão estar pensando que exagero muitíssimo a importância de tais pesquisas, ainda tão pouco conhecidas. Pensarão mesmo que estou sonhando. Contudo, espero ter conseguido despertar sua curiosidade!

Vou agora explicar o que se entende por Nanotecnologia Molecular, fazendo um breve relato do estado-da-arte das pesquisas atuais, e descrevendo para os Senhores algumas conseqüências tecnológicas que podem ser perspectivadas.

Após a explanação, responderei, tanto quanto possível, às perguntas que surgirem, porém, caso desejem qualquer precisão ou esclarecimento, não hesitem em interromper-me!


_________________________________

O que é a nanotecnologia?


Desde que a humanidade existe, fabricamos e utilizamos utensílios manufaturados.

De certa forma, pode-se dizer que as técnicas de fabricação pouco mudaram desde os tempos pré-históricos! De fato, a fabricação de um objeto requer freqüentemente a extração de matérias-primas em grande quantidade, todo um procedimento de trabalho sobre esses materiais (aquecimento, aplicação de pressão, processos químicos), de montagem (por soldagem, por fixação, por colagem) antes da obtenção do objeto desejado, que pode ser, por exemplo, um carro, um computador, uma folha de papel, ou mesmo um filé com molho tártaro.

No decorrer de todo esse processo de fabricação, uma grande quantidade de energia é utilizada e, geralmente, é produzido muito lixo (apesar dos progressos que temos tido com a reciclagem).

Independentemente, a tendência é controlar mais e mais a matéria manufaturada, o produto final ( hoje em dia são gravados sulcos de larguras inferiores ao micrômetro nos chips de computador 100 vezes mais finos que uma folha de papel). Os sensores de choque mecânico dos air-bags usados nos automóveis são gravados diretamente nos chips (Veja figura I). Trata-se, neste caso, da nanotecnologia, tal como foi definida em meu dicionário.

As técnicas mais recentes permitem gravar linhas de 80 nanômetros! (1000 vezes mais finas que uma folha de papel!)


Figura 1. Micro-acelerômetro (ampliação de cerca de 800). Os dois "pentes" podem deslocar-se, um em relação ao outro, sob efeito de uma violenta aceleração. (Fonte: Enciclopédia Universal)



Richard Feynman, americano ganhador do Prêmio Nobel de Física, perguntou-se até que ponto poderia chegar essa miniaturização e controle da matéria. Quando de uma conferência, proferida em 1959, estabeleceu as bases desta que se tornaria a Nanotecnologia Molecular, 20 anos mais tarde (ver o texto da Conferência).

Sugeriu, então, que as leis da Física autorizariam a manipulação e o posicionamento, direto e controlado, de átomos e moléculas, individualmente, um a um. Que seria completamente possível usar átomos como se fossem tijolos de construção, do mesmo modo que as peças do Lego (evidentemente, levando-se em consideração as forças que atuam sobre eles).

Tratava-se de uma idéia extremamente original. Afinal, a existência dos átomos não tinha sido totalmente reconhecida pela comunidade científica, senão há pouco tempo atrás!

Toda a matéria, as casas, o papel, os líquidos, o ar e nós mesmos somos constituídos de átomos.

Em realidade, tudo o que podemos ver, tocar ou sentir é constituído de um número muito pequeno de átomos diferentes (algumas dezenas). O ar é principalmente composto de átomos de oxigênio, de nitrogênio e de carbono. A água é composta de átomos de oxigênio e hidrogênio. Os seres vivos são essencialmente compostos de átomos de carbono, hidrogênio e de oxigênio.

O que faz com que uma árvore seja diferente de um homem, ou um computador de uma porção de areia é, logicamente, a organização desses poucos diferentes tipos de átomos. A diferença do arranjo entre os átomos é, por exemplo, a única diferença entre um diamante e um pedaço de carvão, ambos constituídos unicamente de átomos de carbono.


                                 H  He
 Li  Be                        C  N  O  F  Ne
 Na  Mg                      Al  Si  P  S  Cl  Ar
 K  Ca  Sc  Ti  V  Cr  Mn  Fe  Co  Ni  Cu  Zn  Ga  Ge  As  Se  Br  Kr
 Rb  Sr  Y  Zr  Nb  Mo  Tc  Ru  Rh  Pd  Ag  Cd  In  Sn  Sb  Te  I  Xe
 Cs  Ba  La  Hf  Ta  W  Re  Os  Ir  Pt  Au  Hg  Ti  Pb  Bi  Po  At  Rn
 Fr  Ra  Ac                              
     Ce  Pr  Nd  Pm  Sm  Eu  Gd  Tb  Dy  Ho  Er  Tm  Yb  Lu    
     Th  Pa  U                          

Figura 2. Tabela periódica dos átomos (Tabela de Mendeleïev).

Os átomos cujos símbolos estão em vermelho são aqueles cuja importância prevista para as concepções em nanotecnologia é maior: Hidrogênio (H), Carbono (C), Nitrogênio (N), Oxigênio (O), Flúor (F), Silício (Si), Fósforo (P), Enxofre (S) e Cloro (Cl). Os outros elementos podem ser utilizados com menor freqüência.


Até o momento, todos os métodos de fabricação manipulam os átomos em grandes massas. Mesmo a fabricação ultrafina de chips de computador trata os átomos de forma estatística.

Os átomos são extraordinariamente pequenos em relação à nossa escala. Por exemplo, na espessura desta folha de papel - eu a medi: ela tem ao redor de um décimo de milímetro de espessura -, é possível empilhar por volta de 400.000 átomos de metal.

Há, portanto, muito lugar nessa escala!

De fato, para dar uma imagem mais concreta, Feynman apresentou o seguinte exemplo: utilizando-se um círculo de uma superfície de 1000 átomos por ponto de impressão, seria possível imprimir todas as páginas da Enciclopédia Britânica sobre a cabeça de um alfinete.

Feynman prossegue mostrando que, de fato, há tanto lugar nessa pequena escala que, se se souber manipular os átomos individualmente, será possível registrar tudo o que a humanidade escreveu até o presente em um cubo de um décimo de milímetro de lado: ou seja, em um grão de poeira!

O objetivo da nanotecnologia molecular, e das pesquisas atualmente em andamento, é chegar a este controle preciso e individual dos átomos.

_____________________________________

Estado-da-arte da pesquisa atual. Caminhos explorados.


Antes de dar aos Senhores alguns exemplos de aplicações objetivas (se pudermos realmente manipular os átomos, como entendemos), façamos uma avaliação da viabilidade, das realizações já efetuadas e perspectivas da pesquisa atual.

Inicialmente, pode-se perguntar: é possível manipular com precisão os átomos, a fim de colocá-los onde bem entendermos?

Não existe problema, em princípio intransponível (como o princípio da incerteza quântica, ou mesmo a agitação contínua dos átomos na temperatura ambiente, etc.)?

Ou ainda um problema técnico (é, por exemplo, impossível lubrificar um eixo nessa escala, porque os átomos do lubrificante seriam mais ou menos do tamanho do eixo! Um rolamento de esferas é dificilmente concebível, dado que a superfície da esfera não seria plana, mas constituída de protuberâncias de átomos, etc.)?

Um outro problema prático resulta do próprio tamanho dos átomos. Se conseguirmos manipular os átomos, um a um, a fabricação de um objeto em nossa escala não nos tomaria muito mais tempo? (Construir uma folha de papel, juntando um milhão de átomos por segundo, tomaria mais de 13 bilhões de anos! [uma folha de metal, do formato de uma folha de papel A4, contém aproximadamente quatrocentos mil bilhões de bilhões de átomos ( 4 x 1023, ou seja: 4 seguido de 23 zeros!)]).

Enfim, mesmo que esses problemas sejam ultrapassados, é preciso estabelecer um programa de pesquisa que permita aceder a essa tecnologia.

Sobre o problema da viabilidade, os cientistas que estudaram a questão, dentre eles Richard Feynman, afirmaram não haver impossibilidade de princípio. Até o momento, ninguém elaborou uma crítica séria contra essa idéia, e muitos pesquisadores realizaram cálculos de viabilidade, simulações em computador... que, naturalmente, ainda permanecem teóricas.

Eric Drexler, primeiro pesquisador depois de Feynman a ter redescoberto e difundido o conceito da nanotecnologia, no início dos anos 80, escreveu um livro analisando em detalhes as interações atômicas, com o objetivo de fabricar nanomáquinas. Nanosystems, Molecular Machinery, Manufacturing and Computation).

Criou o instituto americano Foresight, cujo objetivo é sensibilizar os pesquisadores e o público sobre o advento dessa tecnologia e, ainda, tentar preparar-se para suas conseqüências e seus perigos.

Em Nanosystems, Drexler analisa, entre outros, os problemas ligados à agitação térmica dos átomos. O calor não é outra coisa senão a vibração mais ou menos forte dos átomos. Quanto maior o calor, mais intensamente vibram os átomos. Podemos, portanto, acreditar que um aparelho feito de alguns átomos ligados entre si, como o eixo mencionado anteriormente, não quebra, ou funciona mal, à temperatura ambiente.

Drexler, seguido por outros pesquisadores, calculou, portanto, as forças que se exercem em tais sistemas. De fato, os programas computacionais para criação de moléculas foram muito melhorados com esse objetivo, e permitem simular as interações entre os átomos, a estabilidade da estrutura, etc.


Desenhos de engrenagens realizadas com átomos de carbono, de hidrogênio e nitrogênio. (Fonte: Nanosystems)

Aliás, muitos progressos práticos foram realizados nestes últimos anos. Surgiram vários tipos de aparelhos que manipulam diretamente os átomos, embora ainda de modo bastante rudimentar. Talvez os Senhores tenham visto esta foto, na qual as letras IBM estão escritas com átomos, ou ainda aquela, mais recente, representando um ábaco nanométrico.


35 átomos de Xenon sobre Níckel. Realizada com um microscópio de tunelamento, a -270 ºC. (Fonte: IBM website)



Átomos de Ferro sobre Cobre. (Fonte: IBM website)


    Esses aparelhos, que permitem ver e manipular os átomos individualmente, são chamados microscópios de tunelamento e miscroscópios de força atômica (Scanning Tuneling Microscope, Atomic Force Microscope). Permitem não apenas visualizar os átomos de uma superfície, mas também deslocá-los, empurrando-os, arrastando-os pela superfície, etc.

    O princípio geral desses aparelhos é bastante semelhante a aquele dos antigos pick-ups [1], nos quais uma ponta (agulha) é colocada sobre a ranhura do disco!

    Nesses microscópios, a ponta tem normalmente sua terminação em um único átomo, em relação com a superfície a ser observada. O aparelho desloca a ponta, mantendo-a a uma altura constante, acima da amostra que está sendo observada. Deslocando-se a ponta ao longo de linhas horizontais sucessivas é possível deduzir a topografia da superfície.

    Sem a menor dúvida, numerosos problemas práticos se colocam. O aparelho deve ser protegido de qualquer vibração. A própria ponta de medida é constituída de átomos e, às vezes, interage diferentemente, conforme os tipos de átomos observados, como também pode interagir a um só tempo com vários átomos, etc., o que gera resultados às vezes difíceis de serem interpretados. Além disso, as manipulações são freqüentemente realizadas em temperatura bastante baixa, para evitar as vibrações térmicas já mencionadas, e em uma atmosfera rarefeita (sob vácuo), a fim de impedir que os átomos de ar do meio ambiente venham colidir o tempo todo com a amostra observada, etc.!


    Funcionamento comparado: microscópio com efeito de tunelamento e microscópio de força atômica. (Fonte: Unbounding the Future)



    No momento, tudo isso tem ainda muito de "feito em casa", de tateamento, mas os modelos teóricos se sofisticam e, à cada dia, as ferramenta são melhor disciplinadas (por exemplo, as letras IBM foram realizadas a -270ºC, o ábaco atômico foi feito à temperatura ambiente).

    Não obstante todos esses problemas, os campos de aplicação desses aparelhos estão em grande desenvolvimento. Diversas empresas foram fundadas para vender tais equipamentos

    Enfim, para terminar com a questão da viabilidade da nanotecnologia, pode-se observar que nós somos a prova de que a nanotecnologia é possível!

    De fato, os seres vivos são constituídos de verdadeiras máquinas moleculares (DNA, RNA, ribossomos, etc.), que funcionam em escala atômica e coordenam, de maneira extremamente precisa, os átomos e as moléculas que constituem os seres vivos... e, diga-se de passagem, com muito mais sucesso!


    Filamento de DNA (2,3 nm de comprimento).
    (Fonte: Nanotechnology - B. C. Crandall)



    Agregado proteína-ribossomo. (Fonte: Nanotechnology - B. C. Crandall)



    Adicionalmente, a evolução natural igualmente resolveu o problema da criação de seres com o nosso tamanho, átomo por átomo, em um tempo bastante razoável! Isto feito de uma maneira que será fácil reproduzir em nossas nanomáquinas, ou seja: o crescimento geométrico.

    No momento em que a primeira célula do futuro embrião for criada, ela se duplica; em seguida, as duas células então formadas, também se duplicam e, assim por diante.

    Vamos voltar ao exemplo da folha de papel. A fabricação de uma folha de papel que levaria 13 bilhões de anos para se formar átomo por átomo, se fosse fabricada dessa nova maneira, ou seja: através de uma nanomáquina se duplicando, depois, por seu turno, as duas obtidas se duplicando, e assim por diante, seriam necessários menos de dois minutos para se criar uma folha inteira!




    Um dos pontos fundamentais do domínio da nanotecnologia é, portanto, a criação de uma máquina, de tamanho molecular, capaz de duplicar-se a si mesma.


    A fim de poder criar outras coisas, que não cópias de si mesma, é, logicamente, indispensável que ela possa igualmente fabricar outras estruturas!

    Os programas de pesquisa têm, portanto, por objetivo, fabricar uma primeira versão dessa nanomáquina, chamada montador [2]. Tal montador seria uma máquina contendo alguns milhões de átomos, com pelo menos um braço manipulador, que permita colocar os átomos - um por um -, no lugar desejado.

    Uma vez fabricada essa primeira versão, embora que de forma bastante rudimentar, mesmo que em poucos exemplares, será possível, então, fabricar outras mais evoluídas, e criar as primeiras nanomáquinas...

    Estão atualmente em curso diferentes vias de acesso a esse primeiro montador, entre elas destacamos:

    - a construção direta, com a ajuda dos microscópios, anteriormente mencionados.

    - a automontagem, por engenharia genética.


      No entanto, é importante frisar que nenhuma dessas vias está perto de, num futuro bem próximo, atingir os resultados almejados!

      Deve também ser dito que nenhum montador foi ainda concebido em todos os seus detalhes. Vários elementos de nanomáquinas foram propostos: alguns deles para a parte "ativa" de uma ferramenta que manipula os átomos, servindo à fabricação; outros, para o deslocamento do braço manipulador, etc. Restam, ainda, numerosos problemas de engenharia a serem resolvidos!


      Braço manipulador de um futuro "montador". (Fonte: Nanosystems)
      Esse elemento seria constituído de, aproximadamente, 4 milhões de átomos.


      O modo de comando de tal montador não é senão proposto muito esquematicamente. (As futuras gerações de montadores poderão ter seu próprio "nanocomputador" permitindo seu comando, contudo, os montadores das primeiras gerações deverão, de um modo ou outro, ser comandados por controle remoto).

      Os mecanismos de "fornecimento" de átomos e moléculas que servirão de material para construção do montador, igualmente ainda necessitam de estudos...

      Por outro lado, os microscópios atuais podem manipular alguns átomos, mas dificilmente tem-se em vista utilizá-los para fabricar diretamente uma máquina que contenha vários milhões de átomos...

      A automontagem por engenharia genética permite utilizar instrumentos modernos de manipulação de pedaços de DNA. Assim, diversos laboratórios tiveram sucesso na fabricação de estruturas, criando e ligando vários segmentos de DNA entre si. Talvez seja possível criar um primeiro montador constituído de pedaços de DNA. Todavia, a leitura de trabalhos em curso revela que, o modo como isto seria feito, está ainda pouco claro...

      Uma via de investigação ligada a essa área é a da pesquisa com os fulerenos. Os Senhores talvez já conheçam essas moléculas de carbono, recentemente descobertas, e que deram o Prêmio Nobel a Richard Smalley, um dos principais promotores da Nanotecnologia Molecular. São numerosas suas aplicações, entre elas o melhoramento de ferramentas de manipulação de átomos. No momento, pesquisadores tentam atualizar métodos de produção industrial dessas estruturas.

      Finalmente, uma direção de pesquisa paralela é aquela que trata da concepção computacional de estruturas moleculares, de nanomáquinas e de nanocomputadores.




      Diversos tipos de eixos. (Fonte: Foresight website)


      Tais trabalhos têm vários objetivos, entre eles: tentar assegurar o funcionamento dessas nanomáquinas e debruçar-se, desde já, sobre os problemas de engenharia a serem resolvidos quando dos primeiros montadores disponíveis.

      Esses poucos e descoordenados exemplos de pesquisas em curso são uma pequena amostra da atividade intensa e perturbadora existente atualmente nesta área. Numerosos documentos encontram-se disponíveis na Internet (Ver referências).

      Foi, por exemplo, formada, na Internet, uma equipe de pesquisa internacional, cujo trabalho relaciona-se com todos os aspectos do desenvolvimento de um nanocomputador (concepção de materiais e hardware, técnicas de comunicação, confiabilidade, aplicações, etc.).

      ________________________________________________

      Aplicações


      Podemos, agora, passar à parte "mais divertida" de minha apresentação. Suponhamos os primeiros "montadores" criados e imaginemos algumas aplicações possíveis (todos esses exemplos são provenientes de livros ou artigos citados nas referências).


      - Fabricação

      A nanotecnologia permite uma melhora, sem precedentes, na qualidade de fabricação. Sendo os átomos colocados de modo preciso, desaparecem quase que completamente os problemas ligados às impurezas e aos defeitos nos materiais. Assim, é possível fabricar materiais mais compactos, utilizando-se muito menos matéria..

      Seria extraordinariamente reduzido o custo de produção dos objetos, dado que a fabricação consumiria bem menos energia e matéria-prima que no presente. Além do mais, sendo a produção inteiramente automatizada, os custos com mão-de-obra seriam praticamente nulos.

      Realmente, concorda-se em dizer que os custos de fabricação seriam praticamente reduzidos aos custos de concepção ( o que é o caso, atualmente, na indústria de softwares para computador). De fato, a matéria-prima pode ser inteiramente reciclada e a energia pode provir de células solares. (O que atualmente limita a possibilidade de utilização de células solares em grande escala é seu custo de fabricação e seu rendimento, dois problemas que a nanotecnologia deverá estar em condições de resolver sem dificuldade.)

      O exemplo clássico é o de um aparelho que poderá parecer-se com um forno de microondas. Um painel de comando permitiria a escolha do objeto desejado: um par de sapatos, um computador, uma pizza, etc. Os montadores começam por multiplicar-se dentro do aparelho, tomando a forma do objeto desejado. Uma vez a estrutura criada, eles fazem a montagem, átomo por átomo, do objeto desejado. O par de sapatos estará pronto em dois minutos!

      - Construção

      Do mesmo modo, as técnicas de construção poderiam ser fortemente modificadas. É possível imaginar imóveis se criando, por assim dizer, eles mesmos, rodovias ou túneis sendo construídos da mesma maneira.


      - Alimentação

      Do mesmo modo que será possível fabricar um relógio ou um par de sapatos, será possível recriar os alimentos diretamente a partir do ar e de alguns resíduos. É o que faz a cadeia alimentar. É possível, certamente, chegar-se a um filé com batatas e salada, sem passar pelo cultivo da alface, das batatas, do crescimento do animal... uma vez que somente o prato final chega à nossa mesa.


      - Medicina, expectativa de vida

      Outras aplicações relativas à saúde.

      Tem-se em vista construir minúsculos nanorobôs, capazes de se deslocar no interior do corpo humano, e mesmo nas células deste, à procura de agentes infecciosos, de células cancerosas, por exemplo, para marcá-las para destruição pelo sistema imunológico, ou mesmo para destruí-las diretamente.

      Considera-se mesmo que esses robôs reparem diretamente o DNA danificado de células.

      Aplicações ainda mais surprendentes são vislumbradas:

      Evidentemente, uma das conseqüências esperadas é um aumento muito significativo da longevidade, com um estado de juventude preservado.


      - Informática

      Será possível fabricar minúsculos computadores, por exemplo, para controlar os nanorobôs que passeiam pelo corpo humano. Os projetos deixam antever computadores mais potentes que os supercomputadores atuais, porém com as dimensões de um cubo de dez microns de lado.

      Pelas mesmas razões anteriores, o custo de fabricação desses computadores seria extraordinariamente reduzido.

      Atualmente é difícil imaginar quais as conseqüências da inclusão de computadores e de nanomáquinas nos objetos da vida quotidiana. Imagine uma mesa que pudesse, através de uma ordem, crescer, transformar-se em uma cama, uma cadeira, etc.

      Poder-se-ia ter um óculos que permitisse a visualização de textos, desenhos, vídeos com sonorização. Ele poderia conter mais livros e horas de filmes que a Biblioteca Nacional ( da França), seria um contato inimaginável com o exterior! Esses óculos integrariam um sistema de câmera de vídeo e microcomputadores, permitindo gravar tudo o que se visse. Seria comandado pela voz, ou por detecção dos movimentos oculares, e mesmo manual (por detecção das mãos e visualização de diferentes artefatos visuais de comando). Os óculos poderiam conter sua agenda, reconhecer pessoas cujo nome lhe escapa... Isso para dar apenas uma leve noção das possibilidades que teria essa ferramenta!


      - Ecologia

      A nanotecnologia permitirá não somente a reciclagem completa dos resíduos (lixo), quando da fabricação, mas ainda a limpeza do lixo até hoje acumulado. Assim, seria possível 'limpar" o planeta. Diminuir, se fosse preciso, a quantidade de CO2 na atmosfera, etc.


      - Espaço

      A NASA está bastante ativa no domínio da nanotecnologia. Vê nela o meio mais certo e econômico de explorar e colonizar o espaço.

      A nanotecnologia permitirá não somente a fabricação de foguetes, de estações orbitais, etc., mais sólidas - mais confiáveis e a um custo reduzido -, mas também "terraformar" outros planetas! Há cenários permitindo, a termo, ir viver em Marte, por exemplo.

      Uma outra aplicação objetivada é o "elevador para o espaço". Trata-se de fabricar um cabo, partindo do equador e girando com a terra em órbita geoestacionária. Uma vez instalado o cabo, a energia dispensada para eliminar a atração terrestre será mínima, em relação aos meios hoje utilizados.

      A nanotecnologia deverá permitir a fabricação de um cabo, suficientemente sólido, e por um custo aceitável, para tal aplicação.


      - Armamento

      A possibilidade de se fazer uso da nanotecnologia para fins militares, criminosos ou terroristas é um de seus principais perigos.

      Independentemente do melhoramento na fabricação de armas convencionais, será possível fabricar, por exemplo, milhões de minúsculos robôs voadores, dificilmente detectáveis, permitindo invadir a vida privada de todos e fora do controle das nações.

      Será igualmente possível fabricar nanovírus, determinados a matar muito mais eficazmente que os vírus naturais. Seu alvo poderia ser uma pessoa determinada, um grupo populacional (definido por sua posição geográfica, algumas características genéticas, etc.).

      Fanáticos poderiam fabricar uma nanomáquina que se reproduzisse indefinidamente, sem restrição, e fosse transformando absolutamente tudo em cópias de si mesma, visando assim à destruição completa de toda a vida no planeta...

      Na verdade, são tão grandes esses perigos que muitas pessoas (entre elas, eu!) seriam favoráveis a um ralentamento das pesquisas nessa área, se isto fosse possível! No contexto de competição internacional, isso pareceria totalmente ilusório, restando a escolha de preparar-se para a chegada dessa tecnologia e para os problemas que engendrará.

      Enfim, terminarei com as possíveis aplicações, apresentando uma amostra de algumas idéias, ainda mais futuristas:


      - Pintura: tela, exibição variável, etc.

      Imaginemos um spray de pintura que, ao invés de tinta, vaporize nanomáquinas que vão se colar na superfície sobre a qual é aplicada. Essa superfície pode ser do tamanho de um selo postal, de um imóvel, pode ser depositada sobre roupas, sobre a pele ou sobre uma parede.

      Em seguida, as nanomáquinas - comunicando-se entre si e com o exterior -, podem, por exemplo, exibir não importa que imagem, fixa ou animada. Os Senhores gostariam de mudar o papel pintado? É necessário apenas um comando e os motivos (padrões) pintados sobre a parede mudam imediatamente.

      Os Senhores gostariam de ver um filme? A parede o apresenta, no tamanho que os Senhores quiserem.

      Uma tecnologia em estudo ('Phased Array Optics" - método que utiliza a sincronização da fase da luz emitida por uma fonte), permite criar imagens em três dimensões. Assim, é possível imaginar uma sala coberta com essa pintura, permitindo representar um espetáculo animado em três dimensões!!

      Frente a uma parede coberta com essa tecnologia, seria possível distinguir uma cena real e uma falsa! Uma paisagem é apresentada, coloca-se os óculos e os Senhores poderão vê-la nos mínimos detalhes !


      - Livros de conteúdo mutável

      Os senhores têm nas mãos um livro. Aparentemente comum.

      Apoiem o dedo sobre uma referência ao pé da página, e imediatamente surgirá o texto da referência, tomando o lugar do texto original. Gostariam de consultar uma passagem do texto? Uma ilustração? Em voz alta, peçam ao livro que encontre!

      Gostariam de, momentaneamente, deixar de lado o que estão lendo para ler uma outra coisa? Solicitem ao livro o título escolhido e seu texto e imagens tomarão o lugar do precedente nas páginas.

      Desejariam ver as informações ? Não importa qual página pode apresentar aos Senhores uma imagem animada e as emissões de televisão naquele momento ou programas gravados. Tudo isso em seu livro....


      - Paredes rearranjáveis, com transparência variável

      O Senhor está em casa e planeja uma tarde agradável. Gostaria de, por algumas horas, ter uma sala mais ampla? Pois bem: empurre as paredes e distribua os móveis a seu gosto!

      Gostaria de aumentar o tamanho de uma janela? De suprimi-la? De escurecê-la um pouco mais? Dê um comando e a parede se modifica!


      "Utility Fog"

      Storrs Hall imaginou e estudou uma utilização da nanotecnologia ainda mais estranha. Denominou-a "utility fog": "névoa-ferramenta"[3].

      Imagine um robô microscópico, do tamanho de uma bactéria, com uma dúzia de braços telescópicos. Agora, encha o ar de um aposento com tais robôs. Eles, automaticamente, se ligam uns aos outros através de seus braços telescópicos, e se mantêm distanciados um dos outros. Uma vez cheio o aposento, eles ocuparão por volta de 5% de ar do mesmo.

      Esses robôs são programados para serem não-obstrutivos. O Senhor poderá andar normalmente pelo aposento, respirar, etc., sem que se dê conta da presença deles. Após sua passagem por eles, a rede se constituirá automaticamente!

      O Senhor está sentado e deseja um copo de refrigerante que está na geladeira? Dê o comando: a porta da geladeira se abre sozinha, o refrigerante é colocado em um copo que parece pairar no ar e este virá até sua mão!

      A "névoa-ferramenta" exerceu as forças correspondentes sobre a porta da geladeira, o copo, etc. Do mesmo modo, o Senhor poderá "voar" até o segundo andar!

      Agora, a névoa, se necessário, pode tornar-se visível. De repente o Senhor tem necessidade de uma cadeira extra? Ela se materializará diante de seus olhos!

      Deseja, neste momento, trocar idéias com um amigo situado a 100 Km de sua casa? Após ter recebido sua aquiescência, poderá "materializar-se" na casa do mesmo! Sua névoa recria sua imagem (em três dimensões!) na sala e recria também a dele. Ambos podem, então, conversar, como se estivessem na mesma sala!

      As aplicações da "névoa-ferramenta" são inúmeras, muito numerosas para serem evocadas nesta breve apresentação!


      - Inteligência artificial

      A possibilidade de um poder de cálculo sem precedentes, e mesmo da reprodução de redes de neurônios, de tamanhos comparáveis àqueles do cérebro humano, faz antever a viabilidade de se criar "inteligências artificiais".

      Não se pode dizer se as máquinas assim criadas serão simplesmente computadores, instrumentos de ajuda à análise humana, ou se elas ultrapassarão em rapidez, em capacidade e poder nossas possibilidades; entretanto, nada nos permite excluir esta última hipótese.

      O cenário mais provável atualmente é o de uma evolução conjunta, mais ou menos inevitável, do homem e das máquinas, integrando tais possibilidades. Essa evolução, que teve início com as ferramentas, depois com a mecanização e, enfim, com a informática, prosseguiria com os aparelhos que evoquei, para terminar por ser integrados no interior do corpo humano, aumentando nossas capacidades físicas e intelectuais.

      Tudo isto pode parecer próximo do sonho ou da ficção científica.

      Todavia, é exatamente o que se disse durante muito tempo do vôo humano ou da viagem à lua...

      Gosto muito dessa reflexão de Isaac Asimov, que se aplica, aqui, perfeitamente: "Toda tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da magia".

      _________________________________

      Conclusão

      Espero que minha apresentação, embora bastante sumária, mesmo assim tenha permitido um rápido olhar sobre esta área de pesquisa tão ativa atualmente. Os financiamentos para pesquisa aumentam regularmente, e os programas descrevem, de modo cada vez mais direto, as técnicas e os objetivos da nanotecnologia.

      Assim, o Japão e os Estados Unidos lançaram programas de financiamento à pesquisa, citando explicitamente a Nanotecnologia Molecular. Programas europeus foram igualmente lançados.

      O advento dessas técnicas daqui dez, vinte, trinta anos revolucionará os meios de produção, assim como, penso eu, todos os aspectos da existência humana.

      Como essa transição se dará? Saberemos lidar com os perigos? É impossível dizer ao certo. Contudo, acredito ser urgente que nos preparemos.



      Professor Frederic Levy é membro da Academia Interdisciplinar de Ciências de Paris (AISP).

      e-mail para contato: fredlet@worldnet.fr



      Notas do Tradutor

      [1] Denominação antiga dada aos equipamentos de som que reproduziam discos de vinil.

      [2] Empregamos o termo "montador", do português, para o conceito "assembleur", do francês, visto não se contar, ainda, com tradução para o mesmo.

      [3] "Utility fog", do inglês, traduzido pelo Autor como "brouillard-outil", no francês, foi por nós empregado como "névoa-ferramenta", expressão que mais se aproxima do conceito em questão.



      Referências

      As referências citadas nesta conferência ou referentes a este assunto, juntamente com informações adicionais, fazem parte da Biblioteca LQES de Nanotecnologia


      Tradução e Edição de Texto: Maria Isolete P. M. Alves. Consultoria Científica e Validação: Oswaldo Luiz Alves.

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