Dr. Manhattan: Perfeição na Manipulação da Matéria

Jonathan Osterman é um renomado físico nuclear do Universo da Dc Comics. Após ser trancado acidentalmente na câmara de testes de seu laboratório, Jon é totalmente desintegrado. No entanto, o que parecia ser o fim do cientista, foi na realidade uma interação da matéria do seu corpo com os raios nele projetados. Pedaços de matéria foram vistos circulando pelo laboratório, e ao longo das semanas surge um ser poderoso e com total controle da matéria em nível subatômico.

Dr. Manhattan possui total domínio das moléculas de toda e qualquer matéria. Mas qual seria a ajuda de Jon no mundo real? Imagine desmembrar nanopartículas atômicas, construir universos a partir do controle subatômico da matéria. O super-herói da Dc Comics poderia desintegrar tudo, afinal tudo é formado por partículas.

De forma bem vulgar a nanotecnologia nada mais é do que lidar com partículas infinitesimais, por isso é uma área ainda “inexplorada” da ciência. Seriam necessárias máquinas extremamente caras e eficazes para dominar essa tecnologia, além de ter uma margem de erro significante. Esse poderoso sistema de engenharia molecular tem como objetivo colocar átomos e moléculas em locais extremamente específicos. Isso revolucionaria a ciência, além de beneficiar a sociedade de muitas formas.

Jonathan Osterman é um ser quântico de poder ilimitado, capaz de reestruturar seu DNA, reconstruir moléculas de objetos inanimados, humanos e até de planetas, além de utilizar em si a bio-fissão e a bio-fusão. Caso existisse um ser igual ao Dr. Manhattan no mundo real seria possível desmembrar células, remover células cancerígenas, potencializar armas, melhorar meios de produção e criar uma inteligência artificial surpreendente.

No entanto, é remota a possibilidade de um humano (por mais difícil que seja, acredite Dr. Manhattan é humano, um super-humano, mas humano) ter controle absoluto da matéria em nível subatômico. Por isso nos resta esperar que a ciência consiga chegar aos maravilhosos resultados da nanotecnologia.

Confira abaixo o trailer "Watchmen":

Fabricação

A nanotecnologia permite uma melhora, sem precedentes, na qualidade de fabricação. 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 menos matéria e seria extraordinariamente reduzido o custo de produção dos objetos. 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 caso da indústria de softwares para computador. Então, a matéria-prima pode ser inteiramente reciclada e a energia pode provir de células solares - 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 micro-ondas. 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!

Capitão Átomo e Transmutação Atômica

Nathaniel Christopher Adam é um funcionário militar membro da Força Aérea dos Estados Unidos na época da Guerra do Vietnã. Para provar a durabilidade do revestimento duma nave alienígena que havia caído na Terra, Nathaniel foi convocado a um experimento, explodir uma bomba nuclear debaixo dessa nave, com o militar dentro dela. Ele sobreviveu e o metal derreteu no seu corpo e a energia excessiva da explosão lançou-o a frente do seu tempo por dezoito anos.

Capitão Átomo possui invulnerabilidade, pois possui pele metálica, manipula campos e emite rajadas de energia e transmuta átomos para absorver grande quantidade de energia, além de ser constituído de energia nuclear. Possui capacidade de desintegrar átomos e núcleos atômicos, algo que é possível na realidade com aceleradores de partículas que bombardeiam prótons de um átomo de lítio no núcleo do átomo.

Lidar com átomos é complicado devido a sua instabilidade molecular. Um dos principais objetivos da nanotecnologia é elaborar estruturas estáveis com átomos, não chegar a um controle preciso e individual de tais. Nessa área, o Capitão Átomo seria indispensável, afinal, ele conseguiria estabilizar núcleos atômicos através da sua transmutação. Devido ao conhecimento de Nathaniel nesse campo da ciência, ele trabalha com o pseudônimo Cameron Scott, um operativo da Inteligência da Força Aérea.

Átomos são o essencial da natureza, a sua base. A nanotecnologia possui como meta construir estruturas e novos materiais a partir desses. É necessária muita pesquisa para compreender e trabalhar com a escala nano, ou seja, a escala atômica. É uma parte da ciência bastante promissora, no entanto, delicada devido às incertezas que a rodeiam.

Nathaniel Christopher Adam, membro da Força Aérea Estadunidense e da Liga da Justiça, possui todos os requisitos necessários para trabalhar com átomos e avançar a passos largos na nanotecnologia. É triste lembrar que o Capitão Átomo pertence apenas ao Universo da DC e da Charlton Comics.

Senhor Fantástico e a Física Aplicada a Nanotecnologia

Reed Richards sempre foi fantástico, possuía desde criança aptidão para física, mecânica e matemática. Assim como Anthony Stark é formado em Física e Engenharia Elétrica pelo MIT. Numa viagem interestelar, quando a sua nave passa pelo Cinturão de Van Allen foi bombardeada por uma dose praticamente letal de radiação cósmica. Nesse fatídico acidente, surgem Senhor Fantástico, Tocha Humana, Coisa e a Garota Invisível.

Sentindo-se culpado pelo acidente, Dr. Richards começou a trabalhar incansavelmente para encontrar a cura ao que havia acontecido a si e aos seus amigos. Em suas incansáveis pesquisas, ele conseguiu recriar o acidente para criar uniformes capazes de se adequar aos corpos dos super-heróis. No entanto, o seu objetivo era recriar o bombardeio de radiação cósmica para que as moléculas integrantes do corpo de Ben Grimm voltassem ao normal, e ele deixasse de ser o Coisa.

Senhor Fantástico em seu laboratório lida com propulsões de energia e escalas nano moleculares. Além de trabalhar com elétrons e conseguir estabilizar núcleos atômicos (uma das metas da nanotecnologia).

No mundo real, a física aplicada a nanotecnologia está ligada à criação de elementos e dispositivos cada vez mais eficientes, além de menor tamanho e maior capacidade. Isso torna possível a evolução de dispositivos portáteis de música e de gravação de dados em dispositivos de HD.

No mundo das HQs, o próprio Dr. Richards constrói seus dispositivos eficazes e pequenos, e com a ajuda de tais contata seres de outros planetas, reduz a necessidade de energia para criá-los e utilizá-los, interage moléculas para se adaptarem a sua condição de super-humano, constrói aceleradores de partículas e recria um acidente de radiação cósmica com quantidade inimaginável de energia.

Reed Richards é o homem mais inteligente do mundo nas HQs da Marvel superando Anthony Stark e Bruce Banner. É improvável citar o mais inteligente dos cientistas nanotecnológicos, mas é possível reverenciar alguns desses grandes mestres como: Norio Taniguchi, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer e o grande idealizador do termo nanotecnologia Eric Drexler.

Alternativa contra furtos

Apesar dos esforços das autoridades para inibir a ação de bandidos, é sempre bom prevenir eventuais roubos. Atualmente, existem diversos métodos e tecnologias para impedir ou dificultar a ação criminosa, que vão desde um simples cadeado no disco de freio até modernos rastreadores feitos com nanotecnologia.

Enquanto o índice de roubos e furtos permanece em alta no país e outras iniciativas que inibam esse tipo de atividade criminosa ainda engatinhem (como a introdução do chip de identificação veicular), uma nova alternativa, já consolidada em muitos países, está disponível para marcação de componentes automotivos com recursos de nanotecnologia. O sistema, chamado Dot e desenvolvido pela DNA Security, do grupo Dekra Brasil, é simples e torna possível rastrear e localizar qualquer peça que tenha sido marcada.

Como o destino de toda moto furtada é o desmanche, o DOT vem para dificultar a venda ilegal de peças, pois ele consiste na aplicação de até sete mil micropontos praticamente invisíveis a olho nu, em mais de 50 partes do veículo. Ao ser aplicado, o ponto grava um código único e identificável globalmente, o que torna sua remoção praticamente impossível. Segundo dados da DNA Security em parceria com as seguradoras, as motos com peças gravadas tem 60% menos frequência de roubos do que as que não têm.

O sistema é aplicado em forma de spray e garante a rastreabilidade do objeto marcado em qualquer parte do mundo. A identificação do legítimo proprietário é rápida, já que é feita por meio de um banco de dados disponível na internet. No Brasil já foram marcadas mais de 2,5 mil motos nos últimos anos, o que significa cerca de R$ 17 milhões protegidos.

O sistema já está em prática em 22 países, tendo respaldo legal em alguns deles, como a Austrália, que fez testes antes e após a aplicação do Dot, comprovando uma redução de roubos em quase 100%. Taiwan também foi um dos locais que adotaram a novidade. Em 2007, a cidade chinesa aprovou lei para que os veículos fossem marcados no painel e em mais 16 partes-chave. Como impacto da medida, a Honda constatou recuo de 60% no roubo de seus modelos.

Qualquer um pode adquirir o DNA AUTO DOT, em qualquer posto DNA, e não há necessidade de manutenção. Ele será aplicado em, aproximadamente, 25 peças do veículo, de acordo com o modelo. 

Mais informações: www.dnasecurity.com.br

Quatro Rodas

Nos carros as nanopartículas, os nanoporos ou precipitados manométrico podem ter diferentes aplicações: da carroceria ao acabamento, passando por componentes do motor, instrumentos eletrônicos, pneus e até o óleo lubrificante e o combustível do veículo. O prefixo “nano” se deve a suas estruturas internas, obtidas por meio de processos de construção que unem átomos ou moléculas, um de cada vez, e que são medidas em escalas nanométricas, em que um nano equivale à milionésima parte do milímetro.

A nanotecnologia reúne conhecimentos de química e de engenharia e promete fazer uma revolução na indústria automobilística, modificando não apenas a qualidade dos produtos como também o modo de produção desenvolvido nas fábricas, atualmente.

Componentes do motor que antigamente eram feitos de aço ou alumínio, como coletores de admissão, já podem ser produzidos com plástico graças a nanopartículas que garantem ao material maior resistência mecânica. As nanoargilas e os precipitados nanométricos contribuem para reforçar e diminuir o peso das chapas metálicas usadas na estrutura do chassi e na carroceria dos automóveis. E os nanotubos de carbono facilitam a condução elétrica, nos diferentes sistemas eletrônicos dos veículos, como os de navegação por satélite com telas de LCD

No futuro, novos materiais ajudarão a tornar os carros mais seguros, limpos e econômicos. Catalisadores com ligas de platina e paládio, por exemplo, poderão ser mais eficientes na conversão dos gases dos motores. Lubrificantes de baixíssimo atrito terão vida útil bem mais longa. E os combustíveis com componentes como óxido de cério conseguirão melhor combustão, com ganhos econômicos e ambientais. Em sequência outros exemplos de melhora nos automóveis:

FARÓIS

As lentes são transparentes, mas reações eletroquímicas podem mudar a cor da luz emitida, azul ou amarela.

CATALISADORES
Partículas metálicas de platina e paládio auxiliam na transformação do monóxido de carbono em dióxido de carbono, um gás menos poluente para os seres vivos.

PARA-BRISA

Uma fina camada de óxido de titânio impede o acúmulo de água, poeira, bactérias e fungos, dispensando o uso do limpador. Veja a diferença na foto, à esquerda.

INSTRUMENTOS ELETRÔNICOS

Melhor definição de imagens (telas LCD), maior rapidez na transmissão de informações e menor consumo de energia.

PNEUS
Maior resistência da borracha para diminuir o desgaste da banda de rodagem, sem comprometer a aderência.

LUBRIFICANTES
Alto desempenho graças a moléculas que diminuem o atrito, podendo trabalhar em condição extremas de pressão e temperatura.

LIGAS METÁLICAS
Mais leves e resistentes, para serem usadas tanto na carroceria como em peças do motor, molas e braços de suspensão.

PLÁSTICOS

Maior resistência mecânica e redução de peso, com aplicação em partes de acabamento e estruturais, como coletores, pedais e suportes de componentes.

COMBUSTÍVEIS
Com nanopartículas de óxido de cério, que melhoram a combustão e diminuem as emissões.

PINTURA

Proteção contra riscos, arranhões, acúmulo de sujeira e corrosão.

Os carros movidos a células de combustível também têm muito a ganhar com a nanotecnologia, sua aplicação nos sistemas de freios generativos, nas membranas de separação de prótons e elétrons e nos tanques de hidrogênio, onde nanotubos proporcionam maior capacidade de armazenamento de combustível em um volume menor.

Anthony Stark e a Nanotecnologia Extremis

Tony Stark é um gênio, nenhuma palavra define melhor o super-herói criado por Stan Lee. Cientista e empresário fabuloso, o Homem de Ferro é formado em Física e Engenharia Elétrica pelo MIT. Devido ao seu alto Q.I., a tecnologia desenvolvida pelas Empresas Stark é superior a qualquer outra, e graças a esse trunfo, o playboy construiu uma armadura de ferro com capacidade de voar, isso preso em meio a um cativeiro no Vietnã.

Para se desenvolver uma arma em potencial como é a armadura de ferro foi preciso utilizar nanotecnologia. A parte interior da armadura é revestida de titânio com ouro, sendo enriquecida por um campo magnético.  Possui diversos equipamentos como: computador de navegação, diversos tipos de sensores, sistemas de iluminação, emissores de pulso eletromagnéticos, sonar, disruptor sônico e compartimentos de reserva de hidrônio.

No entanto, somente em Homem de Ferro 3, a nanotecnologia realmente está em pauta, e ela possui  o nome Extremis. Um antigo colega pede ajuda a Tony Stark para recuperar um vírus capaz de construir supersoldados, que caiu no poder de um grupo de terroristas. Este vírus age na estrutura molecular e no DNA de seu receptor, fazendo com que este ganhe força extraordinária, fator de cura bem avançado (que é o caso do Capitão América), e em um dos inimigos do Iron Man, a capacidade de projetar fogos e raios.

Após uma sangrenta batalha, onde Tony é gravemente ferido, há apenas uma solução viável para curá-lo e ajudá-lo a derrotar o inimigo, injetá-lo a nanotecnologia Extremis. Esse soro o funde molecularmente com a armadura, por isso, a primeira camada da armadura sai dos orifícios de seus ossos. O vírus o torna capaz de interagir com qualquer tecnologia.

De transistores a nanotecnologia, a nova armadura do Homem de Ferro está condicionada a se conectar com qualquer rede, incluindo satélites. Seria possível conectá-la ao sistema Asgardiano.

Hoje, dia 26 de Abril, é a estreia de Homem de Ferro 3 e todos os fãs do mais descolado herói das HQs poderão ver em 3D a “possibilidade” de uma armadura nanotecnológica. 

Confira o trailer de "Iron Man 3":

Aplicações da Nanotecnologia

Livros de conteúdo mutável

Gosta muito de ler? Então, imagine que está com um livro em mãos, aparentemente normal e comum. Mas você apoia um dedo sobre uma referência ao pé da página, e imediatamente surgir o texto da referência, tomando o lugar do texto original. Gostaria de consultar uma passagem do texto? Uma ilustração? Esqueceu a página em que parou a leitura? Peça em voz alta que o livro a encontra!

Gostaria de, momentaneamente, deixar de lado o que está lendo para ler outra coisa? Ou apenas precisa verificar um trecho em outro livro? Não há mais necessidade de trocar o livro ou se deslocar, só é preciso solicitar ao livro o título escolhido e seu texto e imagens tomarão o lugar do precedente nas páginas. Se o desejo é obter outras informações, então qualquer página pode apresentar imagens animadas, emissões de televisão daquele momento ou um programa gravado. A nanotecnologia poderia transformar essas atividades em fácies e práticas.

Pintura: tela, exibição variável, etc.

Já pensou em um spray de pintura que, ao invés de tinta, vaporize nanomáquinas que vão se colar na superfície sobre a qual é aplicada? Isso é possível a partir da nanotecnologia, sendo que 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, essas nanomáquinas - comunicando-se entre si e com o exterior -, podem exibir não importa que imagem, fixa ou animada. E para mudar o papel pintado é necessário apenas um comando e os motivos (padrões) pintados sobre a parede mudam imediatamente.

E se o desejo é ver um filme, a parede pode o apresenta, no tamanho que quiser. 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 obter uma sala coberta com essa pintura, que permitirá representar um espetáculo animado em três dimensões!

Armas nucleares X Armas Nanotecnológicas

Através da nanotecnologia molecular será possível aumentar a potencia de todos os tipos de armas de fogo que ainda poderiam incluir balas autodirigidas, os materiais de aviação seriam mais ligeiros e teriam um melhor rendimento. Esses materiais podem ser fabricados com uma mínima quantidade de metal (ou sem ele), assim seriam muito mais difíceis de detectar com um radar facilitando ataques surpresas. Além disso, qualquer arma poderia ser ativada por controle remoto a partir de computadores integrados e a robótica aplicada seria mais avançada graças aos sistemas mais compactos.

A nanotecnologia pode desenvolver uma arma antipessoal de um tamanho aproximadamente de 200 mícron, capaz de detectar e injetar toxinas em pessoas indefesas, apenas uma dose de 100 nanogramos da toxina do botulismo , ou seja, 1/100 do volume da arma, é letal. E, para alarme, uma única mala tem espaço para 50 milhões de aparelhos com essa quantidade de veneno. Nada mais do que o suficiente para matar a humanidade inteira. 

Uma das questões que se colocam é se a existência de armas nanotecnológicas contribuiria para a estabilização ou para a desestabilização da situação internacional. Uma guerra nuclear tem a capacidade de destruição maciça, enquanto uma guerra nanotecnológica tem um efeito semelhante em curto prazo. As armas nucleares causam uma destruição maciça de forma indiscriminada. As nano-armas, no entanto, poderiam ser dirigidas a um objetivo concreto. As armas nucleares requerem um enorme esforço de pesquisa e desenvolvimento industrial, muito mais fáceis de  detectar que no caso da produção de nano-armas. A nanotecnologia molecular permitiria a fabricação mais rápida de armas e protótipos. Por último, as armas nucleares são difíceis de transportar antes da sua utilização, o que não acontece com as nano-armas. Uma corrida com armas nanotecnológicas tem maior incerteza no que diz respeito às capacidades do adversário, menos tempo de resposta perante um ataque e melhor capacidade para atingir os recursos do adversário.

Além de tudo isso, sem um controle eficaz, poderia haver um número muito maior países com capacidade para desenvolver a nanotecnologia molecular que aqueles com capacidade nuclear, um fato que pode desencadear mais conflitos, tantos no âmbito global quanto regional. Nano-armas mudariam as relações internacionais, reduziriam a influência e a interdependência econômica e aumentariam significantemente o terror global de uma destruição total.

O auxilio da Nanotecnologia em Tratamentos Oftalmológicos

O farmacêutico Anselmo Gomes de Oliveira, doutor docente da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Araraquara, vem desenvolvendo uma pesquisa que tem como fim manter o princípio ativo de um medicamento em determinado órgão por mais tempo e de forma controlada. O estudo clínico é realizado pelos médicos oftalmologistas José Augusto Cardillo, Fernando Paganelli e Mirian Skaf, do Hospital de Olhos de Araraquara.

Pelo processo convencional, os medicamentos só atingem cerca de 1% de sua eficácia, pois as membranas protetoras das células agem como uma barreira, e impedem a passagem de cerca de 99% do medicamentos. O lacrimejar dos olhos também impede a administração de colírios, dificultando o tratamento de infecções, principalmente na parte posterior dos olhos. Já a administração dos medicamentos via oral ou injetável é inconveniente pelo fato de ser necessária uma grande quantidade do mesmo para um aproveitamento muito baixo, e o princípio ativo é rapidamente metabolizado pelo organismo.

A nanotecnologia faz com que um fármaco estruturado em um sistema nano estruturado consiga atingir doenças, como inflamações e infecções que jamais seriam atingidas pelos medicamentos convencionais. Assim, esses medicamentos conseguem maior aproveitamento devido ao fato de sua aplicação ser feita diretamente no local desejado, de modo que isso ocasiona uma duração mais prolongada dos efeitos do medicamento.

O processo de liberação produzido pelo grupo da UNESP/Hospital de Olhos é cinco vezes maior que o já alcançado pelas grandes indústrias do Planeta. E mais: as micropartículas que desenvolveram para abrigar o anti-inflamatório Triancinolona são cinco vezes menores que as já existentes e possuem tamanho homogêneo.

Heróis Marvel e Nanotecnologia

De forma bem crua nanotecnologia é a ciência aplicada ao estudo e manipulação da matéria em escala atômica e nuclear. Como é uma tecnologia que lida com estruturas medidas em nanômetro, grande parte das suas inovações está um pouco longe da realidade, por isso a vemos, principalmente, em filmes de ficção científica. Porque apenas laboratórios com equipamentos de alta tecnologia conseguem lidar de forma precisa com matérias nessa escala. Mas, voltando ao universo das HQs, sabemos que nos quadrinhos quase tudo é possível.

Como um “simples garoto do Brooklin” poderia ganhar força extraordinária e conseguir sobreviver congelado por setenta anos? Simples, através da nanotecnologia do soro aplicado em sua veia que garante força além do limite, resistência, velocidade, maior mobilidade, imunidade fisiológica e o essencial para um soldado, fator de cura extremamente avançado.

Outro grande monstro das HQs ao ser exposto à radiação gama ganha força extraordinária, resistência e um impressionante e invejável fator de cura e isso graças às mutações genéticas que seu corpo sofre devido às novas moléculas aderidas por seu gene. Dr. Robert Bruce Banner é um gênio da física nuclear, e o temível Hulk é um misto de física, química, genética e nanotecnologia (novas moléculas).

O garoto mais inteligente de Nova Iorque é picado por uma aranha exposta à radiação e ganha poderes de aracnídeo, agora Peter Parker é capaz de tecer teias e saltar pelos prédios da cidade. No entanto, a nanotecnologia do Homem-Aranha está no seu uniforme. Dr. Reed Richards, o surpreendente Sr. Fantástico, cria um moderno uniforme baseado em nanotecnologia, que adere melhor ao corpo de Peter e o torna mais ágil em Homem-Aranha: Ação Sem Limites.

E, por fim, o mais carismático, bilionário, filantropo e bad boy dos mocinhos da Marvel, Anthony Stark. Tecnologia de ponta, inteligência artificial com pensamentos autônomos, armadura de ferro com projeção de energia. Tony Stark possui os maiores trunfos da ciência. Em Homem de Ferro 3, para combater uma milícia, que se beneficia dos efeitos da nanotecnologia Extremis para criar super-humanos. Iron Man deverá aplicar em si o soro Extremis para derrotar o inimigo, somente assim, ele terá controle da sua armadura em nível celular e por pensamento.

Sabemos que o universo Marvel é fantasioso, no entanto há embasamento para toda essa fantasia. Mesmo sendo uma ciência cara e complicada, a nanotecnologia já está aplicada em várias partes do nosso cotidiano e a tendência é essa área crescer e avançar mais. Talvez não seja possível criar um Capitão América, mas é bem palpável utilizá-la para a cura do câncer. 

Confira o trailer do filme "Os Vingadores", que reúne três super-heróis nanotecnológicos: