Hoje é um fato estabelecido que as propriedades e o comportamento da matéria condensada são dependentes do tamanho. A escala
nanométrica [1] os materiais
apresentam propriedades bem diferentes
das apresentadas nas escalas micro
ou macro. Há duas razões que nos permitem compreender porque os comportamentos são alterados dependendo
do tamanho, uma dessas razões é simplesmente associada a efeitos de superfície no material, o
que para grandes volumes (por
vezes, um pouco maior do que alguns nanómetros cúbicos) seja desprezível e na nanoescala
se pode tornar um efeito dominante.
O outro está associado com a importância que nesta
escala tem os fenómenos de natureza
quântica.
Em efeito, uma das razões para essa mudança de comportamento em pequena escala, é sem dúvidas, o notável aumento da superfície em relação ao volume de matéria em escala nanométrica: enquanto que para diâmetros da ordem de 1 micrômetro apenas uma pequena fração de átomos (normalmente menos de 1 por cento), fica na superfície, quando nós reduzimos o tamanho de cerca de 3-5 nanômetros quase um terço da superfície de átomos estão sobre a mesma, o que nos permite comprender o porque de algumas mudanças nas propriedades físico-químicas em nanomateriais, estão associados com efeitos de superfície, dada a importância que esta vem a ter na pequena escala.
Além disso, como comentamos mais acima, existem os efeitos quanticos: quando os elétrons são constrangidos a mover-se em um espaço muito pequeno se diz que estao confinados. Se esta região é tão pequena que é comparável com o comprimento de onda associado com o elétron, o chamado comprimento de De Broglie - começa a se observar os efeitos quanticos. Usando a habilidade atual de poder manipular átomos individualmente por meio da microscopia de varredura por tunelamento, temos algumas imagens desse fenômeno, onde um grupo de pesquisadores (Crommie et al. 1993) conseguiram ordenar cerca de 48 átomos de ferro numa superfície de cobre formando um corral circular de uns poucos nanômetros de diâmetro (Fig. 1). Isto é uma verificação da natureza ondulatoria dos elétrons que foram confinados no interior do corral: da mesma forma que as ondas estacionárias aparecem num tanque d´água estas ondas de elétrons interferem uns com os outros e formando maximos e minimos sobre a superfície.
Figura 1: Confinamiento de elétrons num corral quántico
feito com átomos de ferro sobre a superficie de cobre.
O estudo
deste tipo de sistemas está em pleno desenvolvimento
e se estão publicando mais e mais trabalhos cientificos na área
(OEI Relatório, 2008).
O desenvolvimento desta nova área
que se deu a chamar Nanociência, é
uma área de convergência de várias ramas do conhecimento científico,
envolvendo físicos, químicos, biólogos e
médicos alem de outras partes interessadas. Há metas ambiciosas no
domínio da nanociência como o
estudo, síntese, caracterização e manipulação desses nanomateriais que nos últimos anos
têm vindo a ganhar um crescente aumento, graças, em parte, ao
financiamento que já existe há alguns
anos pelos governos e algumas
empresas interessadas nas possibilidades
práticas destas descobertas e desenvolvimentos. Existem hoje mais de
800 produtos [3] no
mercado que usam algumas das novas
propriedades exibidas por estes nanomateriais,
dando origem ao novo e promissor campo
da Nanotecnologia (Fig.2). Estima-se que a Nanotecnologia pode ser responsável por cerca de U $ S 3,1 bilhões
da produção industrial global até 2015,
o que representaria ao redor do 15% de
produtos manufaturados (Lux Research, 2007).
Figura 2: Productos Nanotecnológicos em venta nos
mercados mundiais.
O investimento global em nanotecnologia
está em aumento progressivo, atingindo U $ S 18,2 bilhões em todo o mundo em
2008. Estados Unidos e Japão são os países que estão na vanguarda do
desenvolvimento na área, seguido de perto por China e Rússia.
Em Latinoamérica, o Brasil é hoje o
pioneiro e líder na produção científica e desenvolvimento tecnológico no campo
das nanotecnologias. México e Argentina são um segundo bloco com
características semelhantes entre eles. Os restantes países da regiao têm uma
produção muito reduzida (OEI Relatório 2008).
Implicações éticas e sociais da nanotecnologia
Como qualquer área de rápido desenvolvimento da nanotecnologia em si envolve, sem dúvidas, um grande número de implicações éticas e sociais e causara mudanças significativas em termos económicos, políticos e sociais. Nanotecnologias são mostradas na atualidade como a base de uma nova revolução industrial. De acordo com M. Treder (2004), do Centro de Nanotecnologia Responsável, pode ser uma revolução que seja efetiva em poucas décadas, porém no mundo todo, levando tantas ou mais transformações das que tenham ocorrido desde a revolução industrial até agora. De fato, o intervalo de tempo entre a descoberta ea aplicação comercial foi gradualmente diminuindo ao longo dos últimos 100 anos (Burrus 1993), levando a muitas empresas líderes e governos a começar a interessarse a intimamente naquilo que acontece nos laboratórios e universidades [4].
Esta pequena diferença de tempo entre a descoberta e aplicação gera diferentes tipos de conflitos. Por um lado, há o problema da actual legislação sobre esses produtos. Os produtos são comercializados em conformidade com os regulamentos que não contemplam a sua aparência, reatividade e potencial de risco. Na verdade, existem poucos estudos sobre toxicologia nanomateriais, sendo isto ainda uma questão de preocupação dentro da própria comunidade científica, ja que a pesquisa orientada para o desenvolvimento de Nanotecnologia, pelo investimento das empresas, está ignorando em muitos casos, esses estudos (Maynard et al. 2006, Scheufele et al. 2007). Isso não é parar de fazer nanoprodutos, mas implica fazê-lo com a prudência necessária, evitando que eles cheguem ao mercado até que seja claramente estabelecido qual o impacto sobre a saúde eo meio ambiente.
Além disso, outro problema que existe hoje é o das patentes dos nanoprodutos:
além dos problemas já existentes para atores científicos neste
processo, que geralmente são avaliados pelo número
de publicações, e as patentes dos produtos ou processos em geral não vao de
mãos dadas com a publicação de
artigos científicos. A questão
das patentes ainda é um problema
grave para o desenvolvimento de nanoprodutos porque as empresas multinacionais
vêm geralmente patentando diferentes processos de fabricação,
o que leva a problemas pelo pago de
patentes previas ao usar esses processos
para gerar novos produtos. As patentes
também garantizam lucros monopólicos
por 20 anos, o que certamente vai contra
a propagação rápida dos potenciais
benefícios desta tecnologia (Foladori
e Invernizzi 2005).
Em termos de qualificação da
mão de obra, a revolução da nanotecnologia prevê uma queda acentuada do emprego nos processos directamente produtivos, e um aumento de cientistas altamente qualificados. Um dos
argumentos usados para justificar o surgimento forte da
China na corrida da
nanotecnologia é ter um grande
número de cientistas a baixo custo. Assim é possivel prever que isto acentue ainda
mais a emigração de cientistas
qualificados de países periféricos
para os países mais avançados. Esta polarização do mercado de trabalho
afeta diretamente os países em vias de
desenvolvimento (Foladori e
Invernizzi 2005).
Um capítulo à parte merece, talvez, a discussão ética de aplicações militares da nanotecnologia, que está sendo debatido em varios paises Latinoamericanos [5, 6].
A
possibilidade de incorporar sensores
de nanotecnologicos e fornecer informações
sobre o corpo humano é outra área de
discussão ética [7]. Por um lado,
poderiam produzirse seres humanos potenciados com informação recebida directamente a partir do exterior através de implantes
cerebrais, ou a instalação de nanoestruturas sobre o
esqueleto ou outros órgãos ou
tecidos que dão resistência e
força física. Além disso, certos tipos de sensores podem alertar a pessoa de alterações
nos biomarcadores indicativos de
certas doenças previndo estas antes que
se manifestam. Além disso, as seguradoras poderiam recusar clientes que foram considerados de maior risco,
com base em informações contidas em
bancos de dados do DNA. De qualquer jeito, essas tecnologias poderiam diferenciar
os seres humanos pelos seus implantes (Roco
& Bainbridge, 2002).
Embora tenham sido feitos esforços para começar a consolidar grupos de pesquisa
no campo da nanotecnologia, proporcionando-lhes infra-estrutura mínima
adequada para este tipo de estudo e desenvolvimento ainda temos um
longo caminho a percorrer em relação à
ligação entre cientistas e empresas
com interesses na área.
A capacidade dos países em desenvolvimento para sustentar econômica e humanamente incorporação da onda nanotecnologica dependerá, em parte, das alianças estratégicas que possam ser estabelecidas com outros países.
Os cientistas envolvidos neste processo temos que fazer um esforco para ir
além do trabalho no laboratório de pesquisa e assumir nossa responsabilidade
com a sociedade, divulgando as implicações deste fenómeno, que sem dúvida, afetara grandes sectores da
sociedade como um todo, sociedade da qual os cientistas, não estamos excluidos.
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[1] Um nanómetro (1 nm) é igual a 10-9 m, a escala nano é geralmente delimitada por objectos com dimensoes entre 1 a 10 nm.
[2] O comprimento de onda de um elétron pode ser calculado conhecendo o seu impulso p, e h é a constante de Planck.
[3] As informações obtidas a partir de http://www.nanotechproject.org/news/archive/cpsc/
Checado na web 29 de agosto de 2012.
[4] Uma visão geral deste processo pode ser encontrada no artigo de G. Foladori: http://estudiosdeldesarrollo.net/relans/documentos/Foladori_NanoMilitarAL.pdf
(2005).
Checado na web 29 de agosto de 2012.
[5] A. Ferrari, A batalha naval dos cientistas argentinos (Marinha dos EUA financiou projetos de pesquisa no país). Página 12. (2005)
Checado na web 29
de agosto de 2012.
[6] G. Foladori, Participación
militar estadounidense en la Ciencia y Tecnología de México, http://www.revistacts.net/files/Volumen%207%20-%20N%C3%BAmero%2019/CON%20DISE%C3%91O/Foladori.pdf
(2011).
Checado na web 29 de agosto de 2012.
[7] P. Lin, M.J. Mehlman, K. Abney , Enhanced Warfighters: Risk, Ethics, and Policy, http://ethics.calpoly.edu/Greenwall_report.pdf
(2013).
Checado na web 13 de janeiro de 2013.
Referencias
L.R. Andrini y S.J.A. Figueroa, El impulso gubernamental a las nanociencias y nanotecnologías en Argentina. En G. Foladori, N. Invernizzi, Nanotecnologías en América Latina, Ed. Miguel Ángel Porrúa, México (2008).
D. Burrus, Technotrends: How to use technology and go beyond your competition. HarperBusiness, New York (1993).
M. F. Crommie, C. P. Lutz, and D. M. Eigler, "Confinement of electrons to quantum corrals on a metal surface", Science 262, 218 (1993).
G. Foladori y N. Invernizzi, Nanotecnología: ¿beneficios para todos o mayor desigualdad?, Revista REDES, Vol. 11 nº 21, Instituto de Estudios sobre la Ciencia y la Tecnología, Universidad Nacional de Quilmes, Buenos Aires (2005).
Informe del Observatorio Iberoamericano de Ciencia, Tecnología e Innovación del Centro de Altos Estudios Universitarios de la Organización de Estados Iberoamericanos (OEI) disponible en: http://www.oei.es/cienciayuniversidad/spip.php?article55 (2008).
Lux Research, The Nanotech Report: Investment Overview and Market Research for Nanotechnology, 5th Edition (2007).
A.D. Maynard, R.J. Aitken, T. Butz, V. Colvin, K. Donaldson, G. Oberdörster, M.A. Philbert, J. Ryan, A. Seaton, V. Stone, S.S. Tinkle, L. Tran, N.J. Walker y D.B. Warheit, Nature 444, 267 (2006).
M.C. Roco y W.S. Bainbridge, Converging Technologies for Improving Human Performance NANOTECHNOLOGY, BIOTECHNOLOGY, INFORMATION TECHNOLOGY AND COGNITIVE SCIENCE, NSF/DOC-sponsored report, National Science Foundation, Arlington, Virginia, disponible en: http://www.wtec.org/ConvergingTechnologies/1/NBIC_report.pdf (2002).
D.A. Scheufele, E.A. Corley, S. Dunwoody, T.-J. Shih, E. Hillback y D.H. Guston, Nature Nanotechnology 2, 732 (2007).
M. Treder, Nanotechnology & Society. Times of Change, Presentación, São Paulo, Brasil. disponible en: http://www.crnano.org/Speech%20-%20Times%20of%20Change.ppt (2004).
