Física quantica e nanotecnologia

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<p>Universidade Federal do Pará</p><p>Faculdade de Ciências Naturais</p><p>Instituto de Ciências Exatas e Naturais</p><p>Luana Miranda Fernandes</p><p>Física quântica e Nanotecnologia</p><p>Belém/Pa</p><p>2021</p><p>1- INTRODUÇÃO</p><p>Este trabalho tem como objetivo explanar sobre a Física quântica e Nanotecnologia, o que estudam e suas características, a partir de uma análise de trabalhos acadêmicos, haja vista que é importante sua pesquisa, pois a nanotecnologia está presente em várias áreas de pesquisa, como Física, Química, Eletrônica, Medicina, Ciência da Computação, Biologia e Engenharia, e tem permitido o desenvolvimento de novos materiais e técnicas muito mais eficientes que os já conhecidos.</p><p>Ademais, de acordo com Ferreira e Rangel (2009) a nanotecnologia tem atraído considerável atenção nos últimos anos, pelo impacto que essa tecnologia pode causar na melhoria da qualidade de vida e na preservação do meio ambiente. Espera-se que o avanço da nanociência e da nanotecnologia estimule não apenas a exploração de novos fenômenos e novas teorias, mas também conduza a uma revolução industrial, se tornando a nova força motora do crescimento econômico neste século.</p><p>2- O que é Física Quântica e quando iniciou o seu estudo?</p><p>Primeiramente a Física Quântica também é chamada de Teoria Quântica ou Mecânica Quântica e é o ramo da Física que estuda o comportamento de diversos fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares, ou seja, a mecânica quântica ela é relevante e muito importante para descrever sistemas microscópicos.</p><p>O nascimento da teoria quântica se deu a partir do momento em que aconteceram as descobertas de novas radiações e foram desvendados os mistérios até então desconhecidos do espectro da radiação térmica, definindo o calor em duas vertentes, o calor absorvido e o calor emitido por um corpo. Segundo Correia (2018), um dos problemas pendentes da Física do início do século XX era o fenômeno da radiação do corpo negro, cujas observações não estavam em conformidade com a teoria clássica, pois de acordo com a teoria previa que a intensidade da radiação de um corpo negro seria infinita para a região do ultravioleta, o que estava em desacordo com a realidade.</p><p>Então a Física quântica se desenvolveu com o cientista Max Planck que desempenhou papel fundamental ao apresentar uma solução para o fenômeno da radiação do corpo negro, com a hipótese de que a radiação por ele emitida não ocorre em um espectro contínuo, mas discreta, ou quantizada. Pode-se dizer então que a emissão e a absorção de energia eletromagnética se dão de forma discreta de energia.</p><p>Não foi só Planck que contribuiu para o estudo, mas também contribuíram para o crescimento e consolidação dessa área foram Einstein, Rutherford, Bohr, Schrodinger e Heisenberg.</p><p>3- NANOTECNOLOGIA:</p><p>De acordo com Ferreira e Rangel (2009), a nanotecnologia foi introduzida pelo engenheiro japonês Norio Taniguchi, para designar uma nova tecnologia que ia além do controle de materiais e da engenharia em microescala. Entretanto, o significado do termo atualmente se aproxima mais da formulação de Eric Drexler, que corresponde à metodologia de processamento envolvendo a manipulação átomo a átomo. Por outro lado, a nanociência se refere ao estudo do fenômeno e da manipulação de sistemas físicos que produzam informações significativas (isto é, diferenças perceptíveis), em uma escala conhecida como nano (10-9 m= 1 nm) com comprimentos típicos que não excedam 100 nm em comprimento em pelo menos uma direção. Portanto, a nanotecnologia foca o projeto, caracterização, produção e aplicação de sistemas e componentes em nanoescala.</p><p>A nanotecnologia hoje engloba muitas áreas de pesquisa, dos diversos setores da indústria e das áreas estratégicas. O desenvolvimento da nanotecnologia é de extrema importância para o Brasil como para Portugal, levando em consideração que tanto a indústria brasileira como a portuguesa terão de competir internacionalmente com novos produtos, para que suas economias se recuperem e retomem o crescimento econômico. Essa competição se tornará bem sucedida a partir do surgimento de produtos e processos inovadores, que se comparem ou, até mesmo, superem os melhores produtos oferecidos pela indústria internacional.</p><p>4- MAS POR QUE MANIPULAR ÁTOMOS E MOLÉCULAS?</p><p>· Curiosidade científica</p><p>· Dimensões físicas de dispositivos ULSI</p><p>· Novos materiais</p><p>· Novos dispositivos</p><p>· Nova eletrônica</p><p>· Produtos mais eficientes</p><p>· Incontáveis aplicações</p><p>– Benefícios esperados em:</p><p>· Desenvolvimento de remédios</p><p>· Tratamento de água</p><p>· Tecnologias de informação e telecomunicações</p><p>· Materiais mais resistentes e leves</p><p>5- CAMINHOS DA NANOTECNOLOGIA:</p><p>Desenvolvimentos atuais em nanotecnologia:</p><p>· Nano materiais: São materiais estruturados com ao menos 1 dimensão menor que 100nm – filmes finos; nanofios e nanotubos; pontos quânticos.</p><p>A) Propriedades</p><p>– Área de superfície relativa maior</p><p>– Maior proporção dos átomos estão na superfície.</p><p>B) Efeitos quânticos</p><p>- Importância: a possibilidade de controlar a estrutura dos materiais em escalas cada vez menores.</p><p>– As propriedades dos materiais, desde tintas a chips de silício, são determinadas pela sua estrutura nas escalas micro e nano.</p><p>– Criar materiais com novas características, funções e aplicações.</p><p>C) Tipos: Nanomateriais são classificados em 3 categorias: 1D, 2D e 3D</p><p>· Nano tubos: Estrutura de carbono formada por uma ou múltiplas folhas de grafeno (folha de carbono), primeiramente observados em 1991 por Sumio Iijima.</p><p>A) Dimensões:</p><p>– Diâmetro: poucos nanômetros;</p><p>– Comprimento: micrometros a centímetros</p><p>B) Propriedades importantes:</p><p>– Mecânicas:</p><p>•Um dos materiais mais “duros” conhecidos (similar a diamantes);</p><p>• Apresenta resistência mecânica altíssima;</p><p>• Capaz de suportar peso;</p><p>• Alta flexibilidade.</p><p>– Elétricas:</p><p>• Transportam bem a corrente elétrica;</p><p>• Podem atuar com característica metálica, semicondutora ou até supercondutora.</p><p>– Térmicas:</p><p>• Apresenta altíssima condutividade térmica na direção do eixo do</p><p>tubo.</p><p>C) Algumas Aplicações:</p><p>– Fibras e películas (resistência e condutividade);</p><p>– Antenas (ganho de recepção);</p><p>– Sondas e implantes cerebrais para estudo e tratamento de desordens e danos neurológicos (portáteis e longa vida útil);</p><p>– Dispositivos emissores de raios-X;</p><p>– Dispositivos eletrônicos (transistores, diodos, etc);</p><p>6- CONSIDERAÇÕES FINAIS:</p><p>Este trabalho apresentou de forma sintetizada a física quântica e a nanotecnologia seus conceitos, utilidade e histórico. Entendemos que a nanotecnologia é a capacidade de criar objetos de qualidade superior aos existentes hoje, a partir da organização dos átomos da forma desejada.</p><p>7) REFERÊNCIAS:</p><p>FERREIRA Hadma Sousa; RANGEL Maria do Carmo. Nanotecnologia: aspectos gerais e potencial de aplicação em catálise; SP, 2009.</p><p>PERCíLIA, Eliene. "Nanotecnologia"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/informatica/nanotecnologia.htm. Acesso em 20 de fevereiro de 2021.</p><p>https://betaeq.com.br/wp-content/uploads/2017/01/usos-nanotecnologia.pdf</p><p>image1.png</p>