Termos Importantes #2 - Nanolitografia

Nanolitografia é uma tecnica utilizada para construçao de estruturas em escala nanometrica, podendo ter desde o tamanho de um unico atomo ate 100 nano metros. Essa tecnica é utilizada na construçao de semicondutores, circuitos integrados e sistemas nano mecanicos. Existem varias tecnicas de nano litografia como Photo litografia, litografia com raio-X e photo litografia entre outras.

Um dos processos mais utlizados é a photolitografia, utilizada inclusive para fazer micro processadores.
O video asseguir mostra um processo semelhante para ilustrar a Photo Litographia

http://www.youtube.com/watch?v=RHAso1yM-D4&feature=related


A photolitografia é uma tecnica de fabricaçao em que um material grande é reduzido a padroes em nano escala, a luz transmite as extruturas para os superficies nanometricas em um processo de projeçao. O que define a produçao é o controle da luz, atravez dela esse processo se torna possivel. Atravez da radiaçao de luz focada em um ponto é possivel imprimir na superficie o formato desejado.

A superficie em escala nanometrica onde a extrutura sera colocada é imersa em uma camada de um liquido chamado Photo Resist. O photo resist forma uma camada que se desfaz sob radiaçao de luz ultra violeta.  Uma "mascara" é colocado em frente ao Waffer e luz ultra violeta desfaz parte da camada do foto resist, fazendo um molde. A parte esposta a luz é tirada atravez de um liquido especial e o restante forma as extruturas na superficie desejada.

http://www.youtube.com/watch?v=zFnJQjcnhGQ
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Nano Info #3 - Nanosensor

A nano-agulha, com uma ponta de cerca de um milésimo do tamanho da célula do cabelo humano é a uma das mais novas invenções no mundo da nanotecnologia.

Uma vez inserida, seu nanosensor detecta sinais de dano no DNA que pode acarretar um câncer. Dessa forma, esse nanosensor de grande seletividade e sensitividade, pode num futuro servir para monitorar uma célula viva, suas proteínas e outras substâncias.

Num futuro isso pode se transformar numa forma de administrar antibióticos específicos e até curar o câncer nos seus estágios iniciais e numa precisão celular.

Incrível não?

Na imagem acima vemos um nanosensor carregando um “laser” (azul) que penetra a célula viva para detectar a presença de um produto indicando que aquela célula foi exposta à uma substancia causadora de câncer.

Nano Info #2 - Mechanical Finger

Inventado por Dan Didrick da Florida, tal aparelho não precisa de bateria, na realidade cada “dedo” incorpora um simples mecanismo que quando é pressionado ou movimentado pela parte restante do dedo de quem o utiliza, se curva e se movimenta.

Feito de aço e de plástico azul, Didrick’s X-Finger, como é chamado, permite um surpreendente nível de destreza, o suficiente para segurar e mecher um taco de golfe, tocar piano ou até tocar instrumentos musicais de corda.

A precisão do mecanismo se dá por meio de um movimento que copia o dos dedos adjacentes, criando uma prótese realista no que mais importa: mobilidade, força e precisão.

Atualmente o X-Finger custa milhares de dólares por dedo, e pode ser caro para potenciais compradores. Mas o dedo, todavia, está apenas no seu começo. Didrick planeja trabalhar para criar uma mão inteiramente artificial, utilizando-se da mesma lógica que a do dedo.

Com a utilização da nanotecnologia para criar moldes precisos e sensíveis o suficiente para conseguir que a prótese seja uma cópia quase-perfeita de um dedo. Isso é uma dos milhares de exemplos que podem surgir do bom uso da nanotecnologia atrelada a medicina e a uma melhoria significante da qualidade de vida.

Video ilustrativo sobre o X-Finger:

http://www.youtube.com/watch?v=PWvdSP8avhg&feature=player_embedded

Para saber mais veja:

http://www.wired.com/gadgets/miscellaneous/news/2007/07/xfinger#ixzz13T13y2aU

Termos importantes #1 Fulerenos

Fulereno é qualquer molécula feita apenas de carbono, ele assume forma esfera, elipsiloide ou tudo, todos vazios por dentro. Os esfericos sao conhecidos como buckyballs e os cilindricos como nanotubos de carbono.

Bukcyballs e Nano tubos são constantemente pesquisados pelas suas propriedas químicas e tecnologicas. Eles têm uma alta condutividade termica e elétrica, maior do que alguns metais.

Os nano tubos de carbono são extremamente resistentes e tem propriedades unicas podendo ser exploradas em diversos campos como ótica, eletrônica, arquitetura, podem ser utilizados até para a construção de armaduras.

Nano Info #1 - Nano Carro

Como exemplo de uma das aplicaçoes da nanotecnologia eu apresento a voce o nano carro. O nano carro é uma molécula criada em 2005 na Rice University em Houston por um grupo liderado pelo professor James Tour. O nano carro consiste em um "chasis" em forma H com 4 Fulerenos como rodas.

Esse modelo não possuia motor, e foi criado para testar o movimento do Fulereno em superficies metalicas, para saber se ele roda ou desliza. Quando disperso em ouro, as moleculas se aderem a superfice através de suas moleculas de Fulereno. Ao esquentar a superficie, as moleculas se movem para frente e para trás rolando nas moléculas de Fulereno. O carro é capaz de rolar porque as rodas de Fulereno sao encaixadas em "eixos" formados pelas ligaçoes quimicas do carbono.

http://www.youtube.com/watch?v=lASdcW-BtiU

Existem projetos para um Nano carro com motor. Ele teria rodas de carboreto e teria uma hélice movida a luz. Apesar do motor ser viável em soluções, não foi possivel realizar o movimento em superfices ainda. No futuro tambem será possivel fazer um nano barco utilizando um motor aquatico.

Nanotecnologia no Brasil

A primeira revolução industrial tratou-se da transformação da energia em força mecânica, que teve como destaque o setor têxtil.

Já a segunda revolução industrial, um século após, o destaque ficou com a eletricidade e a química, resultando em novos tipos de motores (elétricos e à explosão).

A terceira revolução industrial mobilizou circuitos eletrônicos e, logo em seguida, os circuitos integrados, os famosos microchips, que transformaram irremediavelmente as formas de comunicação e de informação, com a explosão da internet.

A quarta revolução industrial, na qual estamos ingressando neste momento histórico, mobiliza, fundamentalmente, as ciências da vida, sob a forma da biotecnologia, bem como uma gama multidisciplinar de ciências exatas e cognitivas que responde pelo nome de nanociência.

Cabe então ao Brasil, através de políticas governamentais e ações das próprias universidades, entrar e participar ativamente nessa quarta revolução industrial.

Segundo Alfredo Mendes, coordenador geral de nanotecnologia do Ministério de Ciência e Tecnologia, cerca de 1 300 pesquisadores trabalham com nanotecnologia no Brasil. Até junho, o país acumulava 4 409 publicações acadêmicas sobre esse tema. Entre 2004 e 2008 o ministério investiu 242 milhões de reais nessas pesquisas. Elas se espalham por áreas que incluem medicina, eletrônica, física, química, biologia e engenharia dos materiais.

O Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) estabeleceu critérios e ações para o plano plurianual do governo (PPA 2004-2007). O programa "Desenvolvimento da Nanociência e da Nanotecnologia", que consta no Plano Plurianual 2004-2007. Esse programa possui quatro ações básicas, cada uma com recursos disponibilizados anualmente. As ações, e seus respectivos recursos para 2004, são as seguintes: 1. implantação de laboratórios e redes de nanotecnologia (R$ 3,63 milhões); 2. apoio a redes e laboratórios de nanotecnologia (R$ 3,72 milhões); fomento a projetos institucionais de pesquisa e desenvolvimento em nanociência e nanotecnologia (R$ 1 milhão); 4. gestão do programa (R$ 350 mil).

Na Petrobras, os estudos estão a cargo da Rede Temática de Nanotecnologia. Criada em 2006, essa rede abriga oito projetos em dez instituições que mantêm contratos com a companhia. Outros 12 estão na fila de contratações. “Estamos desenvolvendo, por exemplo, aditivos para ajudar na remoção do petróleo, sensores capazes de detectar gases e materiais para auxiliar na separação de contaminantes oleosos da água”, diz o coordenador do grupo, Mauro Rocha Evangelho.

Em outras palavras, por se tratar de uma revolução em sua infância, ainda é possível ao Brasil participar ativamente e inovar no campo da nanotecnologia.
Mas para ser competitivo, é preciso ter produtos de última geração (microscópios eletrônicos, modernos métodos de investigação de propriedades físicas e químicas, por exemplo), que custam muito mais do que os recursos dados às redes.
O ideal seria criar alguns centros de referência regionais, onde os recursos fossem investidos integralmente, para possibilitar que os demais pesquisadores da região tivessem acesso a equipamentos de última geração.
Assim, cabe ao governo e aos pesquisadores coordenarem esforços para montar uma iniciativa nacional em nanotecnologia, abrangente e aberta. Essa iniciativa deve estimular a circulação de pesquisadores e estudantes, a produção e caracterização de novos materiais, a incubação de pequenas empresas, a utilização de equipamentos comuns, e grandes laboratórios nacionais, para que dessa forma o Brasil possa entrar e ser um ícone internacional nessa área.

Introduçao a Fisica quantica

http://www.crnano.org/whatis.htm

Fisica quantica é a ciencia que descreve o comportamento da materia e suas intreraçoes em escalas atomica e sub atomica.

Por volta de 1900 ficou claro que a fisica classica era incapaiz de explicar certos fenomenos, o que levou as pessoas a desenvolverem a fisica quantica no começo do seculo 20. O universo na escala mais larga nao segue exatamente a fisica classica. Similarmente o universo de coisas extremamente pequenas tambem nao.

Muitas partes fundamentais do universo, como os photons, tem comportamento caracteristico de onda em alguns momentos e de particula em outros. As leis da ficia quantica descrevem energia, cores e intensidade de espectros de radiaçao eletromagnectica.

Experiência da dupla fenda

 Essa é uma esperiencia criada para determinar se a luz era um onda ou de fato uma particula.

 

Uma onda qualquer que passe por uma pequena fenda, passara a ter um padrao simples, indo na direçao oposta a fenda. Esse comportamento é observado na agua causando um disturbio qualquer, a agua que passa pela venda vai formando ondas uniforme. Se botar algo para marcar a intensidade da onda no lado oposto a fenda, o ponto diretamente em frente a fenda tera uma intencidade mais forte e conforme a distancia desse ponto almenta, a intencidade vai diminuindo.

Similarmente, quando existem duas fendas, saem duas ondas uniformes de cada fenda. Porem em pontos que elas se encontram, elas se anulam. Como resultado, diretamente em frente da metade entre as distancias das duas fendas havera uma intensidade mais forte, conforme for se distanciando desse ponto a intencidade diminui e em pontos que as ondas se cruzam, as ondas se anulam, logo nao sera marcado nada.  A distribuiçao da claridade pode ser explicada pelo efeito de soma e subtraçao de interferencia de ondas.

Quando fazemos esse teste com particulas, ao inves de ondas, as particulas atingem o outro lado da fenta 1 a 1, o resultado é a soma dos padroes individuais de cada particula. Similarmente, com duas fendas voce teria dois padroes de particulas.

Utilizando esse esperimento, a luz tem o comportamento igual de uma particula quando passa por uma fenda e de onda quando passa pelas duas. Porem utilizando esperimentos para determinar se ela uma particula, ela tem comportamento igual de uma particula. Uzando as duas fendas e observando o caminho que ela faz, ela tem um resultado diferente do que ela teria se nao estive sendo observada. Em outras palavras, ela nao se comporta mais como onda, quando observados os photons agem como uma particula, atingindo o outro lado da fenda 1 a 1 e o resultado é a soma dos padroes individuais de cada eletron.

http://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc

Simples assim, a luz se comporta como onda em testes de onda e como particula em testes de particula, porem a luz nao assume comportamente de particula e de onda ao mesmo tempo. O simples fato de observar a luz altera o caracter dela. Sera a luz uma particula ciente? O que leva esse fato?

Essas perguntas simplesmente nao tem resposta no momento atual, tornando se um dos maiores desafios da fisica quantica.

Como é feito um micro processador

Video mostra o processo nos laboratorios da amd:

http://www.youtube.com/watch?v=qLGAoGhoOhU&feature=related

O processo começa bolando o projeto, a arquitetura no micro processador. Os caminhos de transmiçao de eletrons, os multiplos censores.

O corpo do mircoship é feito apartir da areia, que é refinada em Silicon Waffer. A areia é processada ate formar um cristal de silicio que é cortado em partes formando uma extrutura perfeita de silicone onde transistors sao inceridos

Exemplo de waffer

Qualquer tipo de impureza prejudica o sistema. O Waffer é fabricadp em uma sala especial que segue uma serie de precalçoes chamadas "salas limpas". Os Sillicon Waffer sao trabalhados completamente limpos, sem poeira.

Eles sao separados em grupos de 25 e passam por centenas de processos e os microprocessadores sao manufaturados em uma fina camada de um Sillicon Wafer. Como é possivel cronstruir um sistema tao complexo e tao pequeno? É como escrever o seu nome em um grao de arros. Atravez de um processo chamado photo litographia. O video asseguir mostra um processo semelhante para ilustrar a Photo Litographia

http://www.youtube.com/watch?v=RHAso1yM-D4&feature=related

A photolitografia transmite as extruturas para os Waffers em um processo de projeçao. O que define a produçao é o controle da luz, atravez dela esse processo se torna possivel. Atravez da radiaçao de luz focada em um ponto é possivel imprimir na superficie o formato desejado.

O Waffer é coberto por uma camada de um material chamado Photo Resist. Uma "mascara" é colocado em frente ao Waffer e luz ultra violeta transmite a estruturas para ele. A parte esposta a luz é tirada atravez de um liquido especial e o restante forma as extruturas no waffer.

Depois desse processo os Waffers vao para implataçao de ions. Onde a parte eletronica dos transistors é implantada. O silicone é um material nescessario para essa parte por ele ser um semi resistor. Moleculas sao jogadas de forma desorganizada dentro da estrutura do Waffer que é levada a alta temperatura para que elas sejam fixadas em posiçoes nescessarias

O wafer é intao limpo e é aplicado uma camada protetora, para evitar curto circuito e garantir segurança

Bilhoes de cabos de cobre ligam os transistors separados para fazer um sistema integrado.

Microscopios eletronicos monitoram cada etapa do precesso, eles chegam a extrura atomica de cada transistor individualmente

Um grande circuitos integrados feitos de condutores com o comprimento de alguns kilometros ligando 100 bilhoes de transistors em varios niveis, isso tudo, em um espaço menor do que uma unha.

Depois de um processo que dura 2 meses os micro prossessadores sao cortados do waffer e sao colados no corpo do chip que é colocado no computador.

Até que finalmente, se forma o micro processador.