Tag: nanotecnologia

Separando nanotubos de carbono

microscopia eletronica de uma amostra de nanotubos
Mais uma vez as pessoas do mundo oriental mostram seus conhecimentos, desta vez é a China, que com pesquisas realizadas pelo Dr. Hao-Li Zhang e sua equipe, desvenda os segredos de como separar misturas metálicas e semicondutoras de nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs, abreviação em inglês), através do processo de dispersão-centrifugação.

Para isso eles escolherem moléculas aromáticas que causam uma dispersão diferente para ambos os tipo de nanotubos em um meio orgânico, logo em seguida a solução sofre centrifugação, depois extraindo os SWCNTs metálicos e depois os semicondutores.

Também descobriram que usar o antraceno e o pentaceno linear tem maiores efeitos na hora de extrair os SWCNTs metálicos, onde os mesmos encontram se diluídos em soluções de N-metilpirrolidona ou dimetilformaldeído.

Ambos os nanotubos metálicos e semicontudores tem de ser separados pois sua maior aplicação só pode ser feita independente, o nanotubo metálico pode ser usado para construção de redes elétricas enquanto o nanotubos semicondutores tem seu principal objetivo de usar usado em aparelhos eletrônicos em escala nanotecnológica.

O texto original pode ser encontrado em Nanotubos de Carbono (em inglês).

ResearchBlogging.org

Liu, C., Liu, Y., Zhang, Y., Wei, R., & Zhang, H. (2009). Tandem extraction strategy for separation of metallic and semiconducting SWCNTs using condensed benzenoid molecules: effects of molecular morphology and solvent Physical Chemistry Chemical Physics DOI: 10.1039/b901517e

Texto de Dison Franco

Química e supercomputadores

Atualmente são relativamente comuns os computadores com velocidade de processamento na ordem de teraflops, mas conforme a ciência avança, por exemplo, nos campos da matemática, química, farmácia, e física; se faz necessária uma capacidade de processamento ainda maior.

A tecnologia de desenvolvimento de processamento já está atingindo a escala Peta (mil vezes maior que a Tera), realizando até 1000 trilhões de operações por segundo, também chamados de computadores Petascale.

Embora com toda essa velocidade de computação, os cálculos envolvendo a química foram deixados um pouco de lado, pois a comunicação entre processadores não é adequada para os problemas que devem ser revolvidos nesta área; é o que ocorre em cálculos de estruturas eletrônicas que requerem constante comunicação com os processadores, dificultando assim absover as vantagens dos computadores do tipo Petascale. E este é um novo desafio para os químicos.

Visite a página
http://pubs.acs.org/cen/science/87/8715sci3.html
para maiores detalhes sobre os desafios. Assista também o vídeo de uma das simulações.

Computadores & Química

Quando se fala em computadores pensamos em computadores do nosso cotidiano sintéticos também chamados de desktops e que não existe alguma química envolvida em alguns projetos.
Para falar sobre alguns computadores precisa de alguma noção do que é a nanotecnologia, e logo após uma lista de tipos de computadores interessantes.

Nanotecnologia

A nanotecnologia, sugerida por um físico Richard Feynman em 1959 ele dizia que depois de um tempo com tecnologia suficiente seria possível manipular as coisas a um nível atômico e molecular, o estudo e manipulação chama-se nanotecnologia.
A nanotecnologia tenha vários ramos de aplicação como nano materiais, nano medicina, auto-motagem molecular, nano eletrônica e nano moléculas.
Mas falando o que tudo isso tem haver com a química, diretamente nada, mas se pensarmos mais adequadamente é possível chegar a conclusão que o comportamento de um átomo fora do seu conjunto normal funciona de outra maneira, ou seja, pequenas porções de um componente funcionam diferente quando separadas do que juntos, ai entra a química já que os átomos irão se comportar de maneira diferente preciso ser previsto e estuda assim envolvendo a química e entender o que acontece com um átomo de ouro apenas ou de alumínio no espaço sozinho.

Lista de Computadores

Atualmente existem muitos tipos de computadores sendo pesquisados, irei citar alguns:
• Computador de DNA: pode substituir computadores sintéticos normais por uso de DNA, através de vários experimentos químicos foi estabilizado DNA que pode ser usado no computador para resolver alguns algoritmos. Cadeia de DNA pode ser construída através da nanotecnologia.
Embora possa ser feito em tamanho menor e com menos material sua potência é igual a um computador sintético normal.

• Computador Químico: Ainda em pesquisa esse computador trata-se direto com a química, ele tem base em reações que produzem ondas. Essa reação é feita
Através de sais e ácidos que causam um reciclo, ou seja, podem ficar repetindo.
Os princípios básicos dessa reação seguem a termodinâmica em não-equilíbrio ou teoria do caos.
Em base dessas oscilações um cientista Andrew Adamatzky percebeu que podia usar essas oscilações como um computador mostrando que quando as ondas fossem emitidas e não se chocassem seriam considerados 0 e se elas se chocassem é seriam considerados como 1, assim resultando em um computador químico.

• Computador Cerebral: a principal característica que ele é construído com neurônios.

• Computador Quântico: Talvez um dos mais complexos e interessantes computadores, ao contrário de computadores comuns (desktops) que podem armazenar em apenas bits (que guardam apenas um 0 ou 1) o computador quântico é baseado em qubits ( que tem a capacidade de guardar ao mesmo tempo 0 e 1) assim aumentando a velocidade de processamentos dos computadores, facilitando cálculos matemáticos, formulação de moléculas destinadas a área de farmácia, entre outras aplicabilidades.

Pesquisa realizada por Dison Franco.

Microtubos em tempo real

Leroy Cronin e colegas de pesquisa da University of Glasgow encontraram um modo de formar microtubos, de tamanho e forma controlados, com a adição em água de cristais de polioxometalanos (POMs) aniônicos insolúveis em água e cátions orgânicos (fenantridinio poliaromático [polyaromatic phenanthridinium]).
A equipe encontrou modos de controlar o diâmetro e forma dos microtubos. A mudança na concentração do cátion aromático permite um controle do diâmetro, na qual um crescimento da concentração diminui o diâmetro. E a forma e direção de crescimento pode ser controlada com aplicação e variação de um campo elétrico. Esse controle pode ser feito quase da mesma forma que se estivesse brincando em um daqueles Etch-a-sketch (lousa mágica).
lousa magica etch sketc

Um dos possíveis usos desta técnica de crescimento de microtubos é na tecnologia de microfluídos, com a possibilidade de construir complicados sistemas de fluxo de fluídos.

Os POMs são muito ativos eletronicamente e são usados para diversos propósitos, em especial, na catálise e eletroquímica. Inclusive o grupo de pesquisas já realizou trabalhos neste assunto e planeja publicar os resultados em breve. Isto fica ainda mais interessante pois a técnica parece funcionar para diversos tipos de POMs, unicamente controlando a solubilidade dos mesmos.

O impressionante é perceber a velocidade com que os microtubos crescem e a capacidade de acompanhar o crescimento com uma riqueza de detalhes. O vídeo é em tempo real.

Spontaneous assembly and real-time growth of micrometre-scale tubular structures from polyoxometalate-based inorganic solids
Chris Ritchie, Geoffrey J. T. Cooper, Yu-Fei Song, Carsten Streb, Huabing Yin, Alexis D. C. Parenty, Donald A. MacLaren & Leroy Cronin
Nature Chemistry
https://dx.doi.org/10.1038/nchem.113

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.

Nanotecnologia – Editora Duetto

capa revista nanotecnologia duetto
Os químicos tem uma participação fundamental no cenário da nanotecnologia. A contribuição é feita em todos os aspectos dessa área do conhecimento. Tanto no desenvolvimento de técnicas bottom-up quando em aspectos da top-down.
( https://en.wikipedia.org/wiki/Top-down )

A Editora Duetto lançou uma revista especial com uma coleção de importantes artigos sobre nanotecnologia.
A publicação não está mais nas bancas, mas ainda está a venda pelo site da Duetto.

Sobre a revista:

Décadas atrás, se alguém dissesse que um dia o conteúdo inteiro de uma enciclopédia caberia no espaço da cabeça de alfinete, pareceria assunto de ficção científica. Mas, como você pode ver nesta edição especial, os avanços da nanotecnologia são reais. Saiba mais sobre as aplicações dessa tecnologia em uma nova geração de chips e dispositivos eletrônicos, sua interação com o DNA e seu uso na pesquisa biomédica e no diagnóstico de doenças, entre outros assuntos.

Sumário

Ponto de vista

Espaço suficiente lá embaixo
Por Michael Roukes
Há realmente espaço de sobra para inovações práticas em nanoescala. Mas, antes, os cientistas devem compreender a física única que governa a matéria nesse ambiente

A arte de construir pequeno
Por George M. Whitesides e J. Christopher Love
Pesquisadores estão descobrindo processos baratos e eficientes para moldar estruturas de poucos bilionésimos de metro

Lego molecular
Por Christian E. Schafmeister
Uma coleção modesta de pequenos blocos de montar permite o desenho e a produção de estruturas na nanoescala programadas para ter qualquer forma desejada

Nanotecnologia e a dupla hélice
Por Nadrian C. Seeman
O DNA é mais que o segredo da vida – é também um componente versátil para a criação de estruturas e dispositivos nanoscópicos

Computadores de DNA ganham vida
Por Ehud Shapiro e Yaakov Benenson
Cientistas exploram o poder de computação de moléculas biológicas e criam máquinas minúsculas capazes de dialogar com células vivas

Nano-redes de carbono estimulam nova eletrônica
Por George Gruner
Redes aleatórias de minúsculos tubos de carbono podem permitir a produção de dispositivos flexíveis e de baixo custo, como “papel eletrônico” e células solares com circuito impresso

As surpreendentes promessas da plasmônica
Por Harry A. Atwater
Tecnologia que comprime ondas eletromagnéticas em estruturas minúsculas pode produzir uma nova geração de chips de computador super-rápidos e detectores moleculares ultra-sensíveis

O incrível circuito que encolheu
Por Charles M. Lieber
Pesquisadores construíram nanotransistores e nanofios. Agora devem encontrar uma maneira de reuni-los

Menos é mais na medicina
Por A. Paul Alivisatos
Formas sofisticadas de nanotecnologia vão encontrar algumas de suas primeiras aplicações reais na pesquisa biomédica, diagnóstico de doenças e, possivelmente, tratamentos

Xamãs de um pequeno mundo
Por Graham P. Collins
Assim como as viagens interestelares, as máquinas do tempo e o ciberespaço, a nanotecnologia tornou-se um dos principais temas utilizados pelos escritores de ficção científica

Sensores eletroquímicos em nano-escala

sensor cantilever nanometrico
O professor de física Rao Apparao, da Universidade de Clemson, e sua equipe, estão estudando sistemas em escala nanométrica que tenham a capacidade de investigar e alertar sobre a presença de produtos químicos tóxicos ou gases no ar.

“A capacidade de construir dispositivos extremamente pequenos para fazer esse trabalho tem sido uma coisa que nós temos visto até agora apenas em filmes de ficção científica”, disse Rao.

Da espessura de um cabelo humano, ou menor, o cantilever em micro e nano-escala é parecido com um trampolim de mergulhos quando observado sob um microscópio eletrônico. O sistema é colocado em vibração como se fosse uma guitarra e a medida da frequência de vibração em diferentes condições permite a possibilidade de detectar se existe algum problema no ar analisado.

“A forma atual de sensores ópticos envolve um método que usa um sistema relativamente volumoso e caro de raio laser que não se adapta bem para utilização em escala nanométrica. Nosso método é totalmente elétrico e usa uma pequena voltagem AC para vibrar o cantilever e sistemas eletrônicos simples para detectar quaisquer alterações na vibração causada pelos gases agentes químicos ou biológicos “, disse Rao. “Este método permite o desenvolvimento de dispositivos portáteis que responderia com beeps ou flashes ao investigarem níveis de gás e produtos químicos perigosos no local.”

As possíveis aplicações são variadas, disse ele. Além de ler simultaneamente múltiplos tipos de toxinas presentes no ambiente, estes sensores eletromecânicos têm se mostrado bons para medir alterações na umidade e temperatura.

Os resultados preliminares indicam que esse esquema totalmente elétrico de sensoriamento é tão sensível que pode diferenciar entre hidrogênio e deutério em um gás, que são isótopos muito semelhante do mesmo elemento.

Uma vez que o processo todo é elétrico, limitações do tamanho que prejudicam os métodos alternativos de detecção não são um problema aqui. O sistema pode ser reduzido para a nano-escala e a operação eletrônica pode ser contida em um único chip minúsculo. A investigação tem demonstrado que um único nanotubo de carbono pode ser usados como um cantilever vibrador.

Para saber mais sobre o sistema visite
http://people.clemson.edu/~arao/E-papers/HDR%20package.pdf

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.

Podcast da Nature – Química

Podcast da Nature

A revista Nature publica bimestralmente um podcast (arquivo de áudio) sobre química.
A edição de maio/junho está disponível, e tem como tema principal a nanotecnologia.

Um grupo do MIT relata sobre como desenvolveram técnicas para inserir nanopartículas em células.

Também está em debate a possibilidade dos nanotubos de carbono apresentarem riscos à saúde.

Acesse os podcasts anteriores em
https://www.nature.com/chemistry/podcast.html

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.