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Introdução à nanotecnologia
Química Aplicada
1o bimestre – Aula 04
Ensino Médio
3a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
O conhecimento científico e suas aplicações;
Química aplicada;
Nanociência e nanotecnologia.
Analisar as aplicações e avanços da nanotecnologia, promovendo uma visão mais contemporânea da química aplicada.
Conteúdo
Objetivo
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Objetivo: Compreender os Fundamentos da Metodologia Científica Analisar a Natureza da Química como Ciência.
Habilidade: (EMIFCNT03) Selecionar e sistematizar, com base em estudos e/ou pesquisas (bibliográfica, exploratória, de campo, experimental etc.) em fontes confiáveis, informações sobre a dinâmica dos fenômenos da natureza e/ou de processos tecnológicos, identificando os diversos pontos de vista e posicionando-se mediante argumentação, com o cuidado de citar as fontes dos recursos utilizados na pesquisa e buscando apresentar conclusões com o uso de diferentes mídias.
Lembrete: Diário de Bordo para usar em todas as aulas como anotações, reflexões...
Observe as diferentes imagens dos equipamentos. O que podemos deduzir delas?
Investigando
Como você explica essas mudanças?
5 MINUTOS
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Para começar
Com a evolução da tecnologia, os equipamentos tecnológicos mudaram bastante. Os componentes que são encontrados em celulares, computadores, smartTVs, geladeiras, entre outros, têm apresentado tamanhos cada vez menores. Como você entende e explica essa necessidade e como isso tem impactado no cotidiano da população e no meio ambiente?
Desafio do antes e depois
Todos participam!
 Anotem no diário de bordo.
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Para começar
A nanotecnologia e a nanociência têm se mostrado cada vez mais relevantes no desenvolvimento de dispositivos tecnológicos que são amplamente utilizados por toda a população. Essas áreas de estudo se concentram na manipulação de materiais em escala nanométrica, ou seja, em dimensões extremamente pequenas, que variam de 1 a 100 nanômetros.
Novos materiais
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Foco no conteúdo
Os organismos vivos foram os primeiros a desenvolver nanomateriais de forma natural. Um exemplo notável é o DNA, que contém sequências em escala nanométrica capazes de armazenar uma quantidade extraordinária de informações genéticas. Surpreendentemente, uma sequência de DNA com aproximadamente 0,3 nm de tamanho pode conter mais de 1 terabyte de informações. Essa notável capacidade de armazenamento em escala nanométrica ilustra o potencial dos nanomateriais, tanto na natureza quanto em aplicações tecnológicas.
Nanomateriais naturais
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Foco no conteúdo
Professor, você pode fazer outras comparações, como por exemplo a equivalência 1 centímetro = 10.000.000 nanômetros​
Comparando dimensões de medida e alguns exemplos 
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Foco no conteúdo
Professor, você pode fazer outras comparações, como por exemplo a equivalência 1 centímetro = 10.000.000 nanômetros​
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Foco no conteúdo
Professor, você pode fazer outras comparações, como por exemplo a equivalência 1 centímetro = 10.000.000 nanômetros​
1959 – Richard Feynman introduziu o conceito de nanotecnologia;
1980 – Os físicos Gerd Binning e Heinrich Rohrer criaram o microscópio de tunelamento;
1986 – Binning e Rohrer ganharam o prêmio Nobel da Física pela criação do microscópio de tunelamento.
E os cientistas
Richard Feynman
Heinrich Rohrer
Gerd Binning
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Foco no conteúdo
A nanotecnologia pode ser definida como um conjunto de técnicas e procedimentos para a manipulação da matéria nanométrica, com o objetivo da produção de nanomateriais que possam ter variadas funcionalidades efetivas.
Nanotecnologia
E na química aplicada?
Como esses conceitos e aplicações estão presentes no dia a dia das pessoas?
Registre no diário de bordo
Virem e conversem
Continua...
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Na prática
A nanotecnologia envolve a manipulação e o controle de materiais em escala nanométrica, que são compostos por átomos e moléculas. A compreensão dos conceitos básicos da Química, como a estrutura atômica e molecular, são fundamentais para o estudo e desenvolvimento da nanotecnologia. Além disso, muitos materiais nanotecnológicos são compostos por elementos químicos específicos, como nanopartículas de ouro, prata, carbono, entre outros. 
A nanotecnologia
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Foco no conteúdo
[...] a sociedade tem sido “invadida” pela nanotecnologia, uma vez que essa ciência pode ser aplicada nos mais diversos ramos. [...] A indústria de cosméticos também se utiliza de nanopartículas em filtros solares, por exemplo, que garantem a proteção contra raios UV e melhoram o aspecto do produto. O pesquisador dá destaque, também, para as possibilidades de uso da nanociência no tratamento da água, permitindo a remoção até de contaminantes solúveis. Medicina e eletrônica são outras áreas que fazem bons usos desses avanços científicos [...] *
Saiu na mídia!
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Foco no conteúdo
* Professor Koiti Araki, do Instituto de Química e pesquisador do Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnologia.
A nanotecnologia tem sido aplicada em diversas áreas, como na medicina, na indústria alimentícia, na produção de energia, na indústria têxtil, na produção de cosméticos, entre outras. Isso se deve ao fato de que as propriedades dos materiais em escala nanométrica são diferentes das propriedades dos mesmos materiais em escala macroscópica. Por exemplo, as nanopartículas apresentam maior área superficial em relação ao seu volume, o que as torna mais reativas e com maior capacidade de interação com outras substâncias.
Aplicação
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Foco no conteúdo
Eles podem ser condutores ou semicondutores, dependendo da disposição dos átomos de carbono em sua estrutura. O nanotubo condutor é altamente eficiente na transmissão de eletricidade, superando em até 1.000 vezes os fios de cobre utilizados atualmente. Já o nanotubo semicondutor, devido às suas dimensões reduzidas, pode ser utilizado para integrar circuitos eletrônicos refinados em objetos de dimensões mínimas.
Nanotubos de carbono
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Foco no conteúdo
Biomimética ou biomimetismo
Produção de tecidos sintéticos hidrofóbicos que reproduzem a característica da flor de Lótus, que também é hidrofóbica.
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Foco no conteúdo
Produção de tintas e superfícies hidrofóbicas e/ou autolimpantes
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Foco no conteúdo
Utilização em fármacos e cosméticos
Cosmético convencional
Nanocosmético
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Foco no conteúdo
Elabore de forma colaborativa um glossário com os principais termos trabalhados nesta aula e, em seguida, crie uma nuvem de palavras. Veja o exemplo:
Glossário e nuvem de palavras
Glossário: conjunto de termos de uma área do conhecimento e seus significados; vocabulário.
Todo mundo escreve
Registre no diário de bordo
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Aplicando
Analisamos as aplicações e avanços da nanotecnologia, promovendo uma visão mais contemporânea da química aplicada.
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O que aprendemos hoje?
DE QUÍMICA NO, U. P. P. A. Sequência didática investigativa sobre nanotecnologia. Disponível em: https://educapes.capes.gov.br/bitstream/capes/716477/2/PE%20-%20SDI%20_%20Nanotecnologia_2022.pdf Acesso em: 27 dez. 2023.
FIGUEIRA MARQUES, E. Da nanociência à nanotecnologia. Revista de ciência elementar, v. 2, n. 3, 2014. Disponível em: https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2014/058/. Acesso em: 27 dez. 2023.
JORNAL DA USP. Inovações frutos da nanotecnologia já estão invadindo nosso cotidiano. Disponível em: https://jornal.usp.br/?p=161147 Acesso em: 27 dez. 2023.
LEMOV, Doug. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. 3a edição. Porto Alegre: Penso, 2023.
SÁNCHEZ-CASTILLO, A.; ROMÁN-VELÁZQUEZ, C. E.; NOGUEZ, C. Optical circular dichroism of single-wall carbon nanotubes. Physical review. B, Condensed matter and materials physics, v. 73, n. 4, 2006.
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Referências
Imagens e Vídeos
Slide 03 – https://www.pngwing.com/en/free-png-zgiye; https://www.pngwing.com/en/free-png-idorh ; https://www.pngwing.com/en/free-png-zxpdk ; https://www.pngwing.com/en/free-png-dhlga 
Slide 04 – https://www.pngwing.com/en/free-png-bhydn 
Slide 05 – https://www.pngwing.com/en/free-png-hfsaa  
Slide 07 – https://cutt.ly/DwFA5wJL  
Slide 08 – https://www.each.usp.br/nanoeach/?p=2463
Slide 09 – https://cutt.ly/xwFA6wgv ;  https://cutt.ly/mwFA6Ate ; https://cutt.ly/YwFA68Yl ; https://cutt.ly/DwFSqjii 
Slide 10 – https://cutt.ly/nwFSwvJ9 
Slide 14 – https://www.fisica.unam.mx/cecilia/nanotubos.jpg 
Slides 15 e 16 – https://cutt.ly/CwFSrtzW 
Slide 17 – https://www.pngwing.com/en/free-png-zkkaj 
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Referências
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