História dos nanomateriais e das nanotecnologias

Os nanomateriais já existiam na natureza muito tempo antes de os cientistas sequer cogitarem a sua existência. No entanto, a história da ciência por detrás da nanotecnologia e dos nanomateriais é relativamente curta.

Para manipular matéria a uma escala tão pequena, foi necessário combinar conhecimento de diversas áreas, como a física, a química, a biologia e a ciência dos materiais.

 

Nanomateriais naturais

O nosso planeta é uma fonte importante de nanomateriais naturais. Os vulcões, os incêndios florestais, as tempestades de areia e o nevoeiro salino são processos naturais que criam nanomateriais. Os plantas, os insetos e até mesmo os seres humanos contêm também inúmeras nanoestruturas. Por exemplo, as folhas da flor-de-lótus limpam-se a si mesmas e repelem a água graças às suas nanoestruturas. Os nossos ossos também são compostos por minerais com nanoestruturas. Até mesmo o ADN, o elemento de base mais fundamental das nossas vidas, é um nanomaterial.

Os nanomateriais também estão presentes no universo, por exemplo, nas poeiras cósmicas e nas poeiras do solo lunar, tendo igualmente sido encontrados em meteoritos que caíram na Terra.

 

Os nanomateriais na história antiga

Há mais de 4 000 anos que as pessoas utilizam nanomateriais sem compreenderem totalmente a ciência por detrás dos mesmos.

Muitos minerais de argila contêm nanomateriais naturais e há milhares de anos que têm sido utilizados na construção, na medicina e na arte.

Análises científicas recentes mostraram também que a tinta capilar à base de chumbo utilizada no antigo Egito continha nanocristais sintetizados de sulfureto de chumbo.

Diversos artefactos históricos devem a sua beleza a nanomateriais. O cálice de Licurgo, uma taça de vidro romana datada do século IV, contém nanopartículas de ouro e prata que alteram a sua cor, consoante a incidência da luz. Os vitrais encontrados em muitas igrejas medievais também exibem cores brilhantes graças aos nanomateriais no interior do vidro.

 

Nanotecnologia: uma ciência moderna

Em 1959, o físico Richard Feynman lançou as bases científicas para a revolução dos nanomateriais. Sugeriu que seria possível manipular a matéria ao nível dos átomos individuais e estabeleceu dois desafios para o mundo.

O primeiro consistia em construir um motor elétrico minúsculo mas funcional, de apenas 1/64 polegadas cúbicas, e o segundo era reduzir a página de um livro a uma escala de 1/25 000, suficiente para caber toda a Enciclopédia Britânica na cabeça de um alfinete. Foram necessários 26 anos para que ambos os desafios fossem ultrapassados, mas esta experiência de pensamento inspirou o desenvolvimento de uma nova área científica.

Desde então, houve vários avanços científicos que resultaram na publicação de inúmeros artigos científicos, muitos produtos colocados no mercado e três prémios Nobel atribuídos a trabalhos em nanociência e nanotecnologia.

  • Prémio Nobel da Química em 1996 – a descoberta dos fulerenos, demonstrando que o carbono pode existir numa nova forma anteriormente desconhecida, tornou possível a descoberta dos nanotubos de carbono;
  • Prémio Nobel de Física de 2010 – estudos sobre o grafeno, um material com apenas uma camada atómica de espessura e que pode ser utilizado, por exemplo, em equipamentos eletrónicos flexíveis, energia e aplicações biomédicas; e
  • Prémio Nobel da Química de 2016 – desenvolvimento de máquinas moleculares que podem levar a uma maior miniaturização e desenvolvimento de novos materiais.

A evolução de qualquer ciência ou tecnologia nova implica promessas mas também riscos para a sociedade. Cabe a esta, incluindo aos cidadãos, cientistas, governos e empresas, definir qual a melhor forma de desenvolver tais tecnologias, minimizando simultaneamente os riscos tanto para nós como para o ambiente.