História da Nanotecnologia

Tal como acontece com muitas outras disciplinas, as aplicações da nanotecnologia (por exemplo, na fabricação de aço e na criação de pinturas) já estavam em uso séculos antes de o campo ser formalmente definido. Os primeiros contribuidores para o campo incluem James Clark Maxwell (físico e matemático escocês, 1831-1879) e Richard Adolf Zsigmondy (químico austríaco-alemão, 1865-1929). Zsigmondy estudou colóides (misturas químicas onde uma substância é dispersa uniformemente por outra) e analisou sóis de ouro e outros nanomateriais. Outros contribuidores importantes na primeira metade do século 20 incluem Irvin Langmuir (químico e físico americano, 1881-1957) e Katherine B. Blodgett (física americana, 1898-1910), a primeira mulher a obter seu doutorado. estudando Física na Universidade de Cambridge.

A primeira discussão sistemática sobre nanotecnologia é considerada um discurso proferido por Richard Feynman (físico americano, 1918-1988) em 1959. Foi intitulado: “Há muito espaço na parte inferior”. Neste discurso, Feynman discutiu a importância “de manipular e controlar as coisas em pequena escala” e como elas poderiam “nos dizer muitas coisas de grande interesse sobre os estranhos fenômenos que ocorrem em situações complexas”. Ele descreveu como os fenômenos físicos mudam sua manifestação dependendo da escala e colocou dois desafios: a criação de um nanomotor, e a redução das letras para o tamanho que permitiria que todo o Enciclopédia Britânica para caber na cabeça de um alfinete.

O termo “nanotecnologia” foi utilizado pela primeira vez pelos cientistas japoneses Norio Taniguchi (1912-1999) num artigo de 1974 sobre tecnologia de produção que cria objetos e características da ordem de um nanómetro. O engenheiro americano K. Eric Drexler (n. 1955) é responsável pelo desenvolvimento da nanotecnologia molecular, levando à fabricação de máquinas de nanossistemas.

A invenção de Microscópio de tunelamento de varredura na década de 1980 pelos cientistas da IBM em Zurique e depois pela microscópio de força atômica permitiu aos cientistas ver materiais em um nível atômico sem precedentes. A disponibilidade de computadores cada vez mais poderosos nessa época permitiu simulações em larga escala de sistemas materiais usando supercomputadores. Esses estudos forneceram informações sobre estruturas de materiais em nanoescala e suas propriedades. As atividades complementares de modelagem e simulação, visualização e caracterização em escala atômica e atividades de síntese experimental alimentaram atividades de pesquisa em nanoescala na década de 1980.

No final da década de 1990 e início da década de 2000, quase todas as nações industrializadas criaram iniciativas de nanotecnologia, levando a uma proliferação mundial de atividades de nanotecnologia. Nos EUA, o Escritório de Política Científica e Tecnológica (OSTP) estabeleceu um Grupo de trabalho interinstitucional sobre nanotecnologia (IWGN) composto por representantes de várias agências governamentais, incluindo a Força Aérea dos EUA, a Marinha dos EUA e a NASA. A IWGN, trabalhando com a academia e a indústria, criou os EUA Iniciativa Nacional de Nanotecnologia (NNI). As instituições canadenses incluem o Instituto Nacional de Nanotecnologia (NINT) em Alberta, cinco (5) institutos de pesquisa do Conselho Nacional de Pesquisa em Ontário e o consórcio NanoQuebec. Um progresso significativo foi obtido pela IBM em 1990, quando uma equipe de físicos soletrou as letras “IBM” usando 35 átomos individuais de xenônio. Outro avanço ocorreu em 1985 com a descoberta de novos formatos para moléculas de carbono, conhecidas como fulereno, que são redondos e consistem em 60 átomos de carbono. Isso levou à descoberta de uma forma molecular relacionada conhecida como nanotubo de carbono em 1991. Os nanotubos de carbono ainda são uma das áreas mais promissoras da nanotecnologia, pois são cerca de 100 vezes mais fortes que o aço, mas apenas um sexto do peso; eles têm características incomuns de calor e condutividade. Paralelamente, estudos de nanocristais semicondutores levaram ao desenvolvimento de pontos quânticos, cujas propriedades estão entre as de semicondutores em massa e moléculas discretas.

As atividades em França incluem o cluster SCS em Sophia Antipolis, o cluster Sistemático na região de Paris e o cluster global de micro-nanotecnologia Minalogic em Grenoble. Entre as iniciativas na Alemanha está a Nanoiniciativa do Governo Alemão, que inclui NanoMobil (para a indústria automóvel); NanoLux (para a indústria óptica); NanoFab (para a indústria eletrônica); Nano for Life (para indústrias de ciências biológicas); e Nano em Produção (para produção de nanomateriais). As atividades no Japão foram lideradas pelo MEXT (Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia) e METI (Ministério da Economia, Comércio e Indústria). Entre seus diversos projetos está a criação da Rede de Pesquisadores em Nanotecnologia. A rede fornece apoio à investigação em nanotecnologia de universidades e organizações privadas, disponibilizando equipamentos avançados e de grande escala pertencentes a organizações públicas e a certas universidades — tais como microscópios eletrónicos de alta tensão e instalações de nanofabricação — para utilização por investigadores gerais em todo o Japão. O principal foco da investigação em todo o mundo continua a ser a investigação sobre propriedades em nanoescala, síntese de materiais e caracterização, e desenvolvimento de aplicações para criar dispositivos e processos úteis e colher benefícios económicos. Há um reconhecimento crescente da importância de educar futuros cientistas e engenheiros sobre este campo emergente, bem como abordar os aspectos de segurança e saúde dos nanomateriais.