{"id":385,"date":"2009-09-09T21:06:43","date_gmt":"2009-09-10T00:06:43","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/efeitoadverso\/?p=385"},"modified":"2009-09-09T21:06:43","modified_gmt":"2009-09-10T00:06:43","slug":"arquitetura-do-invisivel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/2009\/09\/09\/arquitetura-do-invisivel\/","title":{"rendered":"Arquitetura do invis\u00edvel"},"content":{"rendered":"

Mat\u00e9ria publicada na Unesp Ci\u00eancia<\/a> de outubro de 2009.<\/p>\n

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A rotina dos nanocientistas \u00e9 desvendar as entranhas da mat\u00e9ria. Eles modificam sua estrutura em busca de novas propriedades e assim conseguem resolver problemas tecnol\u00f3gicos da ind\u00fastria<\/strong><\/p>\n

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De posse de microsc\u00f3pios de alt\u00edssima resolu\u00e7\u00e3o, Elson Longo e sua equipe enxergam as entranhas da mat\u00e9ria at\u00e9 o seu mais b\u00e1sico n\u00edvel de organiza\u00e7\u00e3o. Eles veem como os cristais se estruturam, as mol\u00e9culas se arranjam, os \u00e1tomos se empilham. No melhor estilo \u201cvoyeur cient\u00edfico\u201d, desvendam o invis\u00edvel em bel\u00edssimas imagens (como a que abre esta reportagem e a que foi mostrada no Click! da 1\u00aa edi\u00e7\u00e3o<\/a> da Unesp Ci\u00eancia).<\/p>\n

A tarefa de desnudar assim a mat\u00e9ria n\u00e3o \u00e9 s\u00f3 indiscri\u00e7\u00e3o de nanocientista. \u00c9 a primeira parte de uma rotina centrada na busca por novas propriedades, como cor, dureza, condutividade el\u00e9trica e fotoluminesc\u00eancia. Essas caracter\u00edsticas t\u00eam grande potencial industrial e est\u00e3o intimamente relacionadas \u00e0 estrutura tridimensional da mat\u00e9ria, vis\u00edvel apenas numa escala nanom\u00e9trica, que \u00e9 um milh\u00e3o de vezes menor que um mil\u00edmetro (um fio de cabelo, por exemplo, pode ter entre 50 mil e 100 mil nan\u00f4metros de espessura).<\/p>\n

\u201cConhecendo a estrutura dos materiais, podemos alter\u00e1-la e ver como as propriedades mudam\u201d, explica Longo, coordenador do Centro Multidisciplinar de Desenvolvimento de Materiais Cer\u00e2micos (CMDMC), formado por laborat\u00f3rios da Unesp em Araraquara, da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), da USP e do Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares.<\/p>\n

Para alterar a estrutura da mat\u00e9ria, os nanocientistas dedicam-se a sintetizar subst\u00e2ncias quimicamente j\u00e1 conhecidas, \u00e0 procura de arranjos moleculares diferenciados. Um exemplo \u00e9 o titanato de b\u00e1rio. Quando sintetizado em determinadas condi\u00e7\u00f5es de temperatura e press\u00e3o, esse s\u00f3lido, com grande potencial na fabrica\u00e7\u00e3o de mem\u00f3rias de computador, adquire fotoluminesc\u00eancia \u2013 a capacidade de absorver e emitir luz. Materiais fotoluminescentes encontram vasta aplica\u00e7\u00e3o industrial: da medicina diagn\u00f3stica \u00e0 prospec\u00e7\u00e3o de petr\u00f3leo.<\/p>\n

\u201cN\u00f3s brincamos com a arquitetura dos materiais\u201d, diz Diogo Paschoalini Volanti, doutorando do Instituto de Qu\u00edmica da Unesp em Araraquara, que conduz a parte experimental de sua tese no Laborat\u00f3rio Interdisciplinar de Eletroqu\u00edmica e Cer\u00e2mica (Liec) da UFSCar. Ele \u00e9 o respons\u00e1vel pela cria\u00e7\u00e3o de uma engenhoca da qual toda a equipe se orgulha e que deu origem \u00e0 maior parte dos 53 artigos cient\u00edficos publicados pelo grupo s\u00f3 em 2009. \u201c\u00c9 a combina\u00e7\u00e3o de um micro-ondas com uma panela de press\u00e3o\u201d, diverte-se Longo.<\/p>\n

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Pequeno not\u00e1vel<\/strong>
\nDe fato, \u00e9 um forno de micro-ondas dom\u00e9stico, ao qual foi acoplada uma v\u00e1lvula que controla a press\u00e3o dentro de um recipiente que \u00e9 aquecido pela radia\u00e7\u00e3o. O h\u00edbrido atende pelo nome de hidrotermal-micro-ondas e, na verdade, \u00e9 a adapta\u00e7\u00e3o de um equipamento hom\u00f4nimo importado, que custa cerca de US$ 60 mil. A vers\u00e3o brasileira sai por at\u00e9 R$ 5 mil. \u201cSe quebrar uma pe\u00e7a, a gente mesmo conserta, n\u00e3o precisa mandar para fora\u201d, afirma Volanti.<\/p>\n

Nessa engenhoca os pesquisadores literalmente cozinham seus reagentes, sempre em meio aquoso, para ent\u00e3o obter o composto de interesse, que mais tarde vai ser fotografado em microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos.<\/p>\n

O sistema hidrotermal-micro-ondas \u00e9 uma tecnologia que chegou aos laborat\u00f3rios de nanoci\u00eancia h\u00e1 menos de dez anos. Antes, os pesquisadores usavam um equipamento no qual o calor era produzido por resist\u00eancia el\u00e9trica. \u201cCom as micro-ondas, o aquecimento ficou mais homog\u00eaneo\u201d, explica M\u00e1rio L\u00facio Moreira, outro doutorando da Unesp que divide seu tempo entre Araraquara e S\u00e3o Carlos.<\/p>\n

A grande vantagem \u00e9 que a energia eletromagn\u00e9tica das micro-ondas propicia uma quantidade de choques maior entre as mol\u00e9culas, o que torna o sistema mais eficiente e econ\u00f4mico. \u201cPara sintetizar titanato de b\u00e1rio pelo m\u00e9todo convencional, precis\u00e1vamos aquecer a amostra a 220oC durante 72 horas. Com o hidrotermal-micro-ondas, levamos a 140oC por 10 minutos\u201d, compara Moreira. \u201cE o material adquire propriedades que a gente n\u00e3o consegue com nenhum outro m\u00e9todo.\u201d<\/p>\n

O processo envolve um bocado de tentativas e erros. Os cientistas geralmente t\u00eam alguma ideia da estrutura nanom\u00e9trica que ter\u00e1 o composto sintetizado em condi\u00e7\u00f5es X, Y e Z, por assim dizer, gra\u00e7as \u00e0 experi\u00eancia e aos c\u00e1lculos de qu\u00edmica te\u00f3rica. Mas, vez por outra, o que se v\u00ea ao microsc\u00f3pio \u00e9 bem diferente do esperado, como conta Volanti. \u201cEu queria fazer nanotubos, mas o que saiu foi isso aqui\u201d, diz ele, apontando para um monte de nanoesferas de \u00f3xido de cobre no seu notebook.<\/p>\n

F\u00e1rmacos nanom\u00e9tricos<\/strong>
\nCom o composto sintetizado em m\u00e3os, \u00e9 hora de verificar seu aspecto no microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico de varredura, que aumenta a imagem em at\u00e9 1 milh\u00e3o de vezes. No Liec de Araraquara, os alunos de p\u00f3s-doc M\u00e1rcio Luiz dos Santos e Carla dos Santos Ricardi obt\u00eam nanoesferas produzidas a partir da combina\u00e7\u00e3o de pol\u00edmeros, impregnados com um determinado f\u00e1rmaco. \u201cEstamos na fase de escrever a patente\u201d, diz Santos, sobre o projeto que prev\u00ea uma nova formula\u00e7\u00e3o oral para um medicamento gen\u00e9rico, cujo diferencial ser\u00e1 a libera\u00e7\u00e3o lenta e controlada do princ\u00edpio ativo.<\/p>\n

Devido aos termos sigilosos do contrato assinado com um laborat\u00f3rio farmac\u00eautico nacional, os detalhes do projeto n\u00e3o podem ser revelados. Mas n\u00e3o \u00e9 segredo que o hidrotermal-micro-ondas est\u00e1 na f\u00f3rmula de sucesso dessa linha de pesquisa. Com essa metodologia, foi poss\u00edvel diminuir o tamanho das part\u00edculas, deixando-as mais uniformes, explica Carla, de forma a atender \u00e0s normas da Anvisa, segundo as quais as part\u00edculas dos medicamentos s\u00f3lidos de uso oral devem medir entre 0,5 micr\u00f4metro e 1 micr\u00f4metro.<\/p>\n

Depois do microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico de varredura, o pr\u00f3ximo passo \u00e9 observar a amostra no microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico de transmiss\u00e3o. Enquanto no primeiro o feixe de el\u00e9trons escaneia a superf\u00edcie do material, no \u00faltimo, ele a atravessa. Nesse caso, o que d\u00e1 mais trabalho \u00e9 preparar a amostra, explica o professor M\u00e1rio Cilense, da Unesp em Araraquara. Ela pode ter no m\u00e1ximo 3 mil\u00edmetros de di\u00e2metro e, o que \u00e9 mais complicado, 100 nan\u00f4metros de espessura.<\/p>\n

Para chegar a uma amostra t\u00e3o fina, os cientistas usam uma s\u00e9rie de equipamentos, sendo que o \u00faltimo \u00e9 um polidor i\u00f4nico. Um feixe de \u00edons de arg\u00f4nio vai desbastando o material. \u201cQuando aparece um furinho, \u00e9 o momento de parar\u201d, afirma Cilense.\u00a0 Segundo ele, o preparo da amostra pode levar mais de um dia. \u201cD\u00e1 uma boa enchida de paci\u00eancia\u201d, confessa.<\/p>\n

O microsc\u00f3pio de transmiss\u00e3o permite uma vis\u00e3o mais detalhada da morfologia da amostra, quando comparado ao de varredura. Mas o que essa m\u00e1quina faz de mais impressionante \u00e9 revelar a organiza\u00e7\u00e3o mais \u00edntima da mat\u00e9ria, \u00e1tomo a \u00e1tomo. \u201c\u00c9 poss\u00edvel ver que numa part\u00edcula el\u00edptica ou redonda, por exemplo, a cela unit\u00e1ria, isto \u00e9, o arranjo b\u00e1sico de \u00e1tomos que se repete na estrutura cristalina, tem formato tetragonal\u201d, afirma Marcelo Ornaghi Orlandi, tamb\u00e9m professor em Araraquara.<\/p>\n

Ele explica ainda que, embora o equipamento tenha um aumento m\u00e1ximo de 1,2 milh\u00e3o de vezes, na pr\u00e1tica essa capacidade raramente \u00e9 usada. \u201cCom o aumento m\u00e1ximo, perde-se resolu\u00e7\u00e3o, n\u00e3o vemos bem os contrastes. Geralmente trabalhamos com aumentos que variam entre 550 mil a 800 mil vezes.\u201d<\/p>\n

Pr\u00e1tica com teoria<\/strong>
\nEm um dos laborat\u00f3rios do Liec de S\u00e3o Carlos, veem-se apenas computadores, pap\u00e9is e, claro, pessoas. \u00c9 um grupo de nanocientistas que passa o dia diante dos dados obtidos nas an\u00e1lises dos materiais sintetizados, e com eles fazem c\u00e1lculo sofisticados. \u201cS\u00e3o correla\u00e7\u00f5es entre os resultados experimentais e a previs\u00e3o te\u00f3rica\u201d, explica M\u00e1rio L\u00facio Moreira. Assim eles tentam descobrir como determinadas propriedades est\u00e3o relacionadas a certas modifica\u00e7\u00f5es estruturais. Nada disso \u00e9 poss\u00edvel sem conhecimentos avan\u00e7ados de qu\u00edmica qu\u00e2ntica e um cluster de computadores que fica numa saleta refrigerada, num dos cantos do laborat\u00f3rio.<\/p>\n

Da pr\u00e1tica explicada pela teoria saem saberes \u00fateis para ind\u00fastrias de diversas \u00e1reas, como cosm\u00e9tica, farmac\u00eautica, qu\u00edmica e sider\u00fargica. Atualmente, 11 delas mant\u00eam conv\u00eanio com o CMDMC. \u201c\u00c9 importante para os alunos, que veem como a iniciativa privada funciona\u201d, diz Longo.\u201dPor outro lado\u201d, acrescenta, \u201cmostramos como os problemas da ind\u00fastria podem ser resolvidos com pesquisa b\u00e1sica.\u201d<\/p>\n

O CMDMC, que \u00e9 um dos Centros de Pesquisa, Inova\u00e7\u00e3o e Difus\u00e3o (Cepid) da Fapesp e, desde o in\u00edcio deste ano, tamb\u00e9m um dos Institutos Nacionais de Ci\u00eancia e Tecnologia do CNPq, celebra este m\u00eas sua parceria mais antiga, com a CSN (Companhia Sider\u00fargica Nacional). Nas \u00faltimas duas d\u00e9cadas, 43 projetos ajudaram a melhorar a competitividade da maior sider\u00fargica do pa\u00eds.<\/p>\n

\u201cNo in\u00edcio, a gente nem sabia que estava fazendo nanotecnologia. N\u00e3o havia equipamentos para ver o material nesse n\u00edvel\u201d, diz Longo, que divide os m\u00e9ritos do trabalho com Jos\u00e9 Arana Varela, professor em Araraquara e diretor da rec\u00e9m-criada Ag\u00eancia Unesp de Inova\u00e7\u00e3o. N\u00e3o por acaso, o lan\u00e7amento da ag\u00eancia e a celebra\u00e7\u00e3o da parceria acontecem no mesmo dia e local: 6 de outubro, no c\u00e2mpus de S\u00e3o Paulo.<\/p>\n

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