Caos ordenado

Para qualquer cidadão comum, o caos, bem como viver à beira do caos, soaria como uma perturbação e um constante estado de confusão. Para Oriol Bohigas, físico espanhol e pesquisador do Laboratório de Física Teórica e Modelos Estatísticos em Orsay (França), o caos tem uma outra significação.
Bohigas, como outros físicos e matemáticos, consideram o caos como um sistema muito sensível a perturbações e que, por isso, exibe comportamentos imprevisíveis. Macroscopicamente, os sistemas caóticos estão por toda parte (no clima, na economia, nos sistema solar).
No universo de átomos e moléculas, o caos quântico pode ser exemplificado a partir de um átomo de hidrogênio em um campo magnético forte. Assim como uma nota musical, o núcleo atômico também tem suas frequências, seus tons. Há argumentos fortes que dizem que, se o sistema, do ponto de vista clássico, é caótico, as leis que regem essas freqüências próprias são universais.
A revista Ciência Hoje questionou Bohigas sobre a aplicabilidade deste estudo para outros desdobramentos tecnológicos, como a nanotecnologia ou computadores quânticos. “A justificativa da ciência não está nas aplicações (...) acho importante insistir em que provavelmente haverá aplicações, mas o mecanismo intelectual da pesquisa, a motivação, não é a aplicação. A motivação é a compreensão. (...) as ideias desenvolvidas na área de caos contribuem bastante para unificar campos distintos. E, em uma época em que a especialização é inquietante, uma visão de mundo unificadora é muito importante.”
Para o pesquisador, não só nos estudos relacionados à física, mas entre a grande área da ciência a sociedade, há um abismo. Ele atribui grande parte à educação que ainda encara a ciência com uma ideia primitiva. Isso cria uma ruptura entre as pessoas que tiveram uma formação cientifica mínima e o público que foi pouco educado nesse sentido. “O analfabetismo científico é quase um motivo de orgulho para certas pessoas. O que, para mim, é muito irritante”, conclui Bohigas.
Ele ainda salienta que nem por isso, jovens pesquisadores devem fazer turismo científico, sendo pressionados a publicações. Um bom físico precisa, pois, de uma visão ampla e múltipla, na qual a física deve estender suas fronteiras a penetrar territórios que não são considerados como pertencentes à física.

Foto: revista Ciència Hoje

Por Iara Menezes e Pâmela Rubin

Nanotubos de Carbono, tecnologia do futuro

     Os nanotubos de carbono são 100 mil vezes mais finos que um fio de cabelo e invisíveis para microscópios ópticos. Apesar disso, dentre todos os materiais conhecidos é um dos que possui maior resistência mecânica— não quebram nem deformam com facilidade quando dobrados ou submetidos à alta pressão. Ocos por dentro, os nanotubos podem ter as extremidades fechadas, e seu diâmetro interno inicia próximo a um nanômetro — a bilionésima parte do metro.
     Destacam-se também como um dos melhores condutores de calor, e para completar, alguns tipos podem ser capazes de transportar eletricidade. A reunião de tais propriedades em uma única estrutura, ativa a imaginação de cientistas. O entusiasmo com as possibilidades abertas pelas propriedades dos nanotubos para o desenvolvimento de novos materiais causa exaltação em homens de negócios, e também os cientistas da área. No Brasil, há uma comunidade de pesquisadores estudando nanotubos. Seja em universidades públicas, seja em privadas.
     Existe a crença de que os nanotubos em um futuro próximo venham a substituir o silício (segundo elemento mais abundante na Terra e principal componente do vidro, cimento, cerâmica, da maioria dos componentes semicondutores).
     Para que os nanotubos se incorporem a materiais de uso comum, há um grande obstáculo a ser vencido. Há que se desenvolver uma tecnologia barata e confiável para produzir o material em grande quantidade, e segundo especificações pré-determinadas. O que motivaria seu uso industrial. Os processos conhecidos de síntese, ou seja, obter compostos químicos a partir de substâncias mais simples não dão conta de uma produção em obter compostos químicos a partir de substâncias mais simples larga escala.

Segundo Luciano Schons Trevisan, mestre em nanociências pelo Centro Universitário Franciscano dos pontos que ainda precisam ser explorados, ele cita: o desenvolvimento de métodos adequados para retirar impurezas das amostras, o estudo da variação das propriedades dos nanotubos quando combinados a outros materiais, e o desenvolvimento de métodos de síntese que possam ser aplicados em escala industrial.

Para a coordenadora do mestrado em nanociências do Centro Universitário Franciscano, Ivana Zanella da Silva, os nanotubos de carbono já fazem parte do seu dia-a-dia. “Aqui na UNIFRA passamos por quase todas as etapas. Teórica, experimental, produção e simulação”. O aluno aprende e põe em prática o que aprendeu.

Àqueles que se questionam como e onde surgiu o nanotubo a resposta remete ao Japão dos anos 80, na área da Nanotecnologia. Ciência que está associada à medicina, eletrônica, ciência da computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais. Atualmente quem utiliza mais os nanotubos são os laboratórios acadêmicos ou industriais interessados em nanociência e nanotecnologia. Os pesquisadores brasileiros optaram por produzir eles próprios as amostras de nanotubos que utilizam em seus experimentos.

     Uma maneira de obter nanotubos chama-se "descarga de arco". As universidades brasileiras empregam e dominam ambos os métodos. Trevisan diz que o método por descarga de arco dá origem a nanotubos mais perfeitos, por trabalhar com altíssimas temperaturas. Mas tem a desvantagem de produzir uma grande quantidade de carbonos amorfos, ou seja, os átomos estão desordenados, sem posicionamento nem espaçamento definidos entre eles.

     Na síntese por descarga de arco uma corrente elétrica de alta intensidade é aplicada a dois eletrodos de grafite, que são aquecidos a temperaturas próximas dos 3700°C. A essas temperaturas, o grafite primeiro vira vapor e em seguida se condensa na forma de uma fuligem que contém nanotubos.

     O processo de criação de um nanotubo de carbono não teria utilidade se ele não tivesse uma função. E tem. Ele é utilizado em sistemas de filtração do ar e da água, como pó antibactéria, filtros de proteção solar, produtos para limpar materiais tóxicos microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral, tratamentos de câncer, até dessalinização da água. Sem comentar o que ainda não foi descoberto.

     As pesquisas com esta tecnologia proporcionarão grandes avanços para a ciência, como já provocam nos próprios cientistas. Eles não sabem o que ainda vai se descobrir nessa área, mas têm certeza que não será pouco.

Por Henrison Dressler

Nanotecnologia é uma esperança para a cura do câncer

O governo do EUA está investindo maciçamente em pesquisas de nanotecnologia no combate as células cancerígenas. No ano de 2008 já somam oito centros instalados pelo país com o propósito de desenvolver e testar as novas pesquisas.
A idéia de utilizar as nanopartículas como instrumento para combater a doença surgiu através de uma sugestão de um técnico em radiação, John Kanzius. O técnico decidiu por sua conta e risco, injetar sulfato de cobre no corpo humano e logo irradiar o paciente com ondas de rádio. A combinação dessas ondas com o sulfato de cobre faz com que haja uma vibração que libera um calor que destrói as células cancerígenas. Foi o começo das descobertas e das pesquisas em nanopartículas no combate à doença.
As nanopartículas que são capazes de ser adaptadas a necessidade do paciente, podem levar dentro delas a substância radioativa, capaz de destruir as células cancerosas. As nanopartículas se parecem tanto com a célula original que enganam as células cancerosas que as deixam ingressar no seu corpo celular. É nesse momento que elas iniciam seu trabalho de distribuição da substância radioativa, bombardeando as células e as destruindo.
O grande segredo segundo especialistas e pesquisadores norte americanos para que a infiltração celular aconteça está na formação da capa celular, capaz de enganar as células cancerosas coibindo assim, uma possível rejeição, e facilitando a atuação da substância curativa.

Os números da doença
O câncer foi a causa de 7,6 milhões de mortes durante o ano de 2007 no EUA, e representou 13% de todos os falecimentos no país, o que fez com que nos últimos 10 anos o governo dos Estados unidos destinasse US$ 4 bilhões anuais para a pesquisa com o foco de solucionar o problema. A nanotecnologia foi a prioridade no desenvolvimento e contou também com um grande orçamento ofertado pelo governo que direcionou US$ 144 milhões para fundar os oito centros de pesquisa do país.
No Brasil, o Inca, Instituto Nacional do Câncer,divulga as estimativas da doença a cada dois anos e publica livros que ajudam os brasileiros a entenderem mais a doença e tratá-la de forma preventiva. O câncer mais freqüente entre os brasileiros é o de pele que atinge uma média de 120 mil cidadãos por ano.

Fontes aqui e aqui.

Por Clarissa Pippi

Nanociências e a multidisciplinaridade

A nanociência e nanotecnologia têm como objetivo a compreensão e organização de átomos e moléculas em uma escala nanométrica, tratando as menores parcelas encontradas e assim desenvolvendo células inteligentes. Isso possibilita a reconstrução de matérias e muitas outras intervenções.
Um dos aspectos chave e que se torna cada vez mais importante para os pesquisadores dessa ciência, é a multidisciplinaridade por permitir a subdivisão do domínio de um conhecimento entre os profissionais da diversas áreas envolvidas. O grande desafio é aproximar cada vez mais esses profissionais .“Em algumas reuniões ocorridas por profissionais ligados a Nanociência a barreira de linguagem faz com que eles falem por muito tempo sobre o mesmo assunto, sem se entender”, diz a professora da Unifra, Solange Binotto Fagan.
A importância da multidisciplinaridade para a pesquisa na nanociência é incontestável, pois se a física contribui na dimensão nanométricas de uma pesquisa, a química, biologia e engenharia assumirão o estudo na composição, utilização e desempenho dos materiais.

A criação de novos materiais depende da contribuição de cada área profissional ligada à Nanociência, articulando o conhecimento entre as áreas envolvidas.

A Nanociência é a uma área de ciência altamente interdisciplinar, o que faz com que diferentes grupos de pesquisa tenham entre si projetos em comum colaboração. “Para pesquisar sobre nanocosmético, por exemplo, ou qualquer outro produto, é necessário uma boa comunicação entre os profissionais, no caso da formulação de filtro solar pela nanociência é necessária a colaboração e interação entre profissionais da física, matemática e química”, explica Solange.

Por Clarissa Pippi

A nanometrologia no Brasil

O PhD em Física pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), de Cambridge nos EUA, Ado Jorio ministrou a palestra "Nanometrologia no Brasil", durante o XII SEPE. Ele trabalha na Divisão de Materiais (Dimat) do INMETRO.

Segundo Jorio, o objetivo básico do INMETRO é garantir a qualidade dos produtos fabricados no Brasil, bem como dos materiais de que são fabricados. Cada vez mais presente no cotidiano, a nanotecnologia tem provocado uma grande preocupação em pesquisar materiais em escala nanométrica.

A nanometrologia tem um papel crucial na produção de novos materiais e dispositivos, na escala micro e nanométrica, com alto grau de precisão e confiabilidade. Para se medir o tamanho das nanopartículas são utilizados diversos processos de aferições nos laboratórios de pesquisa do Dimat, como também um software que aproxima as medidas de forma e tamanho das partículas pesquisadas. Tudo isso porque para a aplicabilidade da nanometrologia é importante desenvolver e estabelecer padrões de medidas, incluindo amostras de referência e instrumentação científica adequada, pois as técnicas de medidas desenvolvidas para materiais convencionais em muitos casos não podem ser aplicadas em nanoestruturas. Um dos instrumentos utilizados pelos pesquisadores do Dimat é um microscópio eletrônico que custa 10 milhões de reais e que no hemisfério sul, só existe no Brasil.

A nanometrologia é uma parte indispensável para o avanço da nanotecnologia, permitindo controle preciso das propriedades dos objetos como dos LED's que são diodos emissores de luz. Dentre as áreas de atuação do Dimat estão as pesquisas com os orgânicos semicondutores que buscam aprimorar a tecnologia dos LED's para a fabricação de displays flexíveis e roupas com computadores." Checar a todo esse conhecimento e calibração de medidas é o que o INMETRO faz", explica Ado Jorio.

Por Bruna Berwanger de Andrade

UNIFRA integra Rede Nacional de Nanotecnologia

O Centro Universitário Franscicano integra a Rede de "Nanotubos de carbono: ciência e aplicações", composta por 41 pesquisadores de 14 instituições, em oito diferentes estados do Brasil, e da empresa Delp Engenharia Mecânica. Toda a Rede brasileira é financiada pelo CNPq e já recebeu 4 milhões de reais para desenvolvimento das atividades.

A equipe é constituída de físicos e químicos e, no Rio Grande do Sul, a UNIFRA é a única Instituição participante.

O grupo de pesquisadores da UNIFRA está vinculado ao mestrado em Nanociências. A coordenadora do Projeto na UNIFRA é a Solange Binotto Fagan, doutora em Física e tem como colaboradores a Profa. Ivana Zanella da Silva (Física), o Prof. Oscar Endrigo Rodrigues (Químico), Prof. Sérgio Mortari (Químico) e diversos alunos da graduação e pós-graduação relacionados com as áreas de física, química e farmácia.

Com esse estudo pretede-se conhecer as propriedades inovadoras dos nanotubos de carbono, um importante material para a nanotecnologia. Assim como a formação de recursos humanos para trabalhar neste tema.

Solange explica que a rede nacional de nanotubos de carbono visa o entendimento das propriedades fundamentais e aplicações desses materiais intrigantes: os nanotubos de carbono. "Os nanotubos de carbono são materiais considerados essenciais para aplicações e desenvolvimento da nanotecnologia. No Brasil vários grupos têm trabalho com este material com desenvolvimento de pesquisas do ponto de vista experimental (desenvolvimento) e teórico (modelagem e simulação)."

Produção de nanotubos

Na UNIFRA está se desenvolvendo atividades experimentais referente a produção de nanotubos, assim como a modificação das propriedades destes nanomateriais, que é chamada de funcionalização. Também, dentro da rede de nanotubos, a UNIFRA tem se tornado uma Instituição fundamental para a avaliação teórica de nanotubos. Por meio de simulação computacional é possível explorar dados e propriedades dos nanotubos que auxiliam no desenvolvimento de novas aplicações para estes materiais, argumenta Solange. Neste momento a equipe da UNIFRA está investindo principalmente na consolidação das técnicas experimentais de produção e funcionalização dos nanotubos.
O projeto está em uma fase intermediária, e vários resultados já foram alcançados pela equipe da UNIFRA em conjunto com os grupos da UFC, UFF, USP e UNICAMP, que podem ser demonstrados por meio de artigos publicados em 2006, 2007 e 2008.
A rede de nanotubos tem sido responsável por diversos resultados que geraram patentes. Estes resultados estão relacionados tanto com o conhecimento científico, como para aplicação do ponto de vista industrial e da sociedade em geral.

Solange exemplifica: "a rede está desenvolvendo projetos relacionados a sensores de gases tóxicos, materiais de interesse biológico para próteses, compósitos para aplicação em estruturas mais resistentes, entre muitos outros."

Por Bruna Berwanger de Andrade