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FUNDAÇÃO DE ASSISTÊNCIA E EDUCAÇÃO - FAESA FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITO-SANTENSES CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO BELMIRO CHRISTO NETO DOUGLAS DOS REIS NOVAES MARCOS AMANO YASUO MEIRYELLEN RIBEIRO PÓVOA VANDER NASCIMENTO GAGNO NANOTECNOLOGIA VITÓRIA 2013 BELMIRO CHRISTO NETO DOUGLAS DOS REIS NOVAES MARCOS AMANO YASUO MEIRYELLEN RIBEIRO PÓVOA VANDER NASCIMENTO GAGNO NANOTECNOLOGIA Trabalho Acadêmico do Curso de Ciência da Computação apresentado às Faculdades Integradas Espírito- santenses, como parte das exigências da disciplina de Introdução à Computação sob orientação da professora Renata Laranja. VITÓRIA 2013 RESUMO O conceito de nanotecnologia surgiu em 1959 e tem como base o uso e operação da tecnologia em tamanhos ínfimos, trabalhando com átomos e moléculas. Este trabalho em como objetivo conceituar e situar a nanotecnologia no mercado de trabalho brasileiro. No Brasil, ainda não existem muitos cursos na área, mas, mesmo assim, com o mercado aquecido (ainda que em menores proporções), a tendência é que novos cursos sejam criadas para suprir essa demanda pelo profissional que atuará no mercado de nanotecnologia cujo foco atualmente está nas áreas farmacêutica e de cosméticos, dificultando a concorrência com o mercado internacional. Apesar disso, a nanotecnologia já está presente em nosso cotidiano de diversas formas. SUMÁRIO 1 O QUE É A NANOTECNOLOGIA ........................................................................ 05 1.1 QUANDO SURGIU .............................................................................................. 05 2 MERCADO DE TRABALHO ................................................................................. 07 2.1 ÁREAS AFINS QUE PODEM TRABALHAR COM NANOTECNOLOGIA. ........ 11 2.2 UNIVERSIDADES QUE OFERECEM MESTRADO NA ÁREA. ........................ 11 2.3 A ÁREA DE NANOTECNOLOGIA E PROMISSORA? ....................................... 11 2.4 MERCADOS DE PRODUTOS TECNOLÓGICOS .............................................. 13 3 O FUTURO DA NANOTECNOLOGIA ................................................................... 18 3.1 ÁREAS DE APLICAÇÕES ................................................................................. 19 CONCLUSÃO .......................................................................................................... 21 REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 22 1 O QUE É A NANOTECNOLOGIA No dicionário, o termo nanotecnologia é definido como: “Método que propicia a subdivisão ou a geração de corpos e partículas minúsculas / Tecnologia que opera em sistema manométrico, dedicado ao desenvolvimento de circuitos elétricos, com extensões ou tamanhos equiparados aos átomos e moléculas”. A nanotecnologia em si, é a ciência que trata de desenvolver soluções para diversos problemas da humanidade, através de dispositivos de um tamanho que é imperceptível ao olho humano. 1.1 QUANDO SURGIU O conceito de nanotecnologia surgiu há bastante tempo, graças a um físico chamado Richard Feynman em 1959. Durante uma palestra, este cientista norte- americano impressionou os físicos de todo o mundo, dizendo coisas que, naquela época, pareciam ser impossíveis. O projeto em si, apresentado por Feynman, era baseado na possibilidade de poder organizar átomos da maneira que desejássemos. O termo “nanotecnologia” deve-se ao fato de que os objetos de estudo costumam ser medidos em nanômetros: um nanômetro equivale a um bilionésimo de metro e foi criado em 1974 na Universidade Cientifica de Tóquio. Para entender a dimensão de um nanômetro, podemos imaginar que se pudéssemos aumentar proporcionalmente as coisas de forma que uma bola de futebol se tornasse do mesmo tamanho de um nanômetro, uma moeda de um centavo acabaria por ser maior do que o tamanho da Lua. A figura 1 a seguir mostra exatamente a proporção entre uma bola de futebol e a lua. Figura 1 – Comparação entre grandezas FONTE: Tecmundo, 2012 As pessoas não acreditavam em Feynman, inclusive acharam que ele estava brincando. Eles só perceberam que ele falava sério, quando ele passou a dar exemplos e explicações, mas ainda assim, o tema ficou esquecido dentro do meio acadêmico, e continuou esquecido até que, em junho de 1992, o Dr. K. Eric Drexler, trazer para o mundo uma proposta que parecia ser ainda mais extravagante que a de Feymann, que era a de produzir objetos, a partir de moléculas, manipulando átomos individualmente, além da construção de nanorobôs, que reconstruiriam estruturas moleculares do corpo humano, evitando doenças. 2 MERCADO DE TRABALHO Graças ao seu considerável impacto no desenvolvimento econômico e na melhoria da qualidade de vida, a Nanotecnologia tem chamado enorme atenção do setor privado e do governo. Trata-se de uma área considerada pelo MCT como portadora de futuro e para a qual novos programas acadêmicos interdisciplinares serão criados. Esse profissional ainda é inédito no mercado. Por enquanto, só a UFRJ – que mantém laboratório de pesquisas na área – e a PUC-Rio oferecem o curso, que forma sua primeira turma em 2013. Mas as primeiras turmas já saem da escola com ótimas perspectivas de trabalho. Estima-se que, até 2015, o setor de nanotecnologia receba investimentos de 3 trilhões de dólares em todo o mundo. "No Brasil, o mercado também está aquecido, ainda que numa proporção bem menor", diz Marco Aurélio Pacheco, da PUC-Rio. O Brasil pode vir a ser responsável por US$ 10 bilhões do mercado nanotecnológico em 15 anos. Essa é uma das conclusões expressas no relatório de prospecção tecnológica coordenado pelo Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) e organizado pelo Núcleo de Assuntos Estratégicos (NAE) da Presidência da República do Brasil. O montante é correspondente a 1% dos cerca de US$ 1 trilhão que devem ser movimentados com a tecnologia. Segundo o relatório de Nanotecnologia do MCT de junho de 2006: “As iniciativas do governo focadas na área de nanotecnologia iniciaram-se em 2001, quando foram criadas as 4 redes de pesquisa. Em 2004, a implementação das ações do Programa “Desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia”, no âmbito do PPA 2004 – 2007, focadas na geração de patentes, produtos e processos na área, assegurou o apoio à pesquisa básica, à pesquisa entre ICT’s e empresas, fortaleceu as redes existentes e a infra- estrutura laboratorial. Em 2005, o Programa foi fortalecido com o lançamento da Política Industrial, Tecnológica e do Comércio Exterior e com a criação da Ação Transversal de Nanotecnologia dos Fundos Setoriais.” De acordo com o mesmo relatório, o objetivo do programa brasileiro de Nanotecnologia é bem abrangente: “O objetivo do Programa é criar e desenvolver novos produtos e processos em Nanotecnologia, implementando-os para aumentar a competitividade da indústria nacional e capacitando pessoal para o aproveitamento das oportunidades econômicas, tecnológicas e científicas da Nanotecnologia. Seu impacto deverá impulsionar vários setores da economia: eletroeletrônica, veículos e equipamentos de transportes, tecnologia da informação,construção civil, química e petroquímica, energia, agronegócio, biomedicina e terapêutica, ótica, metrologia, metalurgia, produção mineral, proteção e remediação ambiental. Além disso, haverá um impacto sobre áreas estratégicas como as de segurança nacional, pessoal, patrimonial e alimentar.” O mercado brasileiro está cada vez mais atento às inovações tecnológicas possibilitadas pelo avanço da nanotecnologia. De 2001 até 2006, o governo brasileiro investiu mais de R$ 170 milhões em pesquisas em Nanotecnologia. Este valor tende a crescer ainda mais devido à necessidade da formação de mão de obra especializada. A Petrobrás, empresa brasileira que mais investe em P&D ( Pesquisa e Desenvolvimento), criou em 2007 uma rede de pesquisa temática em Nanotecnologia com o intuito de aproveitar os benefícios da área para auxiliar a exploração e produção de petróleo. A Petrobrás pesquisa e faz uso da Nanotecnologia, em particular, com o uso de nanocatalisadores no processo de refino do petróleo. Todavia, a demanda por inovação nanotecnológica é imensa. Esse interesse, no entanto, não é exclusivo da Petrobrás. Em São Paulo, desde 2005, é realizada a Nanotec Expo, Exposição Internacional de Produtos e Materiais Nanotecnológicos, com a participação de várias instituições e empresas brasileiras envolvidas no desenvolvimento e fabricação de produtos que embutem nanotecnologia. No Brasil, grandes empresas estão desenvolvendo projetos e novas empresas já surgiram na área de nanodispositivos. Dentre elas, pode-se destacar: � Petrobrás - Rede Temática de Nanotecnologia. � Vale - Produção de minério de ferro e produção de níquel. � White Martins - Tecnologia White Martins para a indústria de revestimentos cerâmicos estimulados. � FIESP - A Federação das Indústrias de São Paulo, consideraram que a implementação da nanotecnologia é de fundamental importância para o desenvolvimento industrial do país. � Braskem – Nanocompósitos. � QuattorPetroquìmica – Nanocompósitos. � Oxiteno – Química, energia e materiais. � Ambriex – Instrumentação científica. � Suggar Eletrodomésticos – Nanopartículas antibactericidas. � ElectroCell – Células a combustível. � SupraNano – Nanopartículas. � Exsor – Produtos óticos. � Mueller – Materiais. � Mikron – Encapsulamento. � Cedro cachoeira – Têxtil. � Contech – Produtos químicos. � Zelus – Indústria farmacêutica. � Polibras1 – Nanocompósitos - (Unicamp/USP/UFSCAR). � Rhodia – Nanocompósitos- (Unicamp). � Serrana Mineração – Bunge – (Unicamp) – pigmento. � Santista Têxtil – Tecidos inteligentes (UFSCar). � Ponto Quântico – Sensores de radiação UV (UFPE). � Embrapa – Sensores – “língua eletrônica”. � Orbys – Nanocompósitos de látex(Unicamp). � Boticário –“Transportes”de princípios ativos. � Ind. Quím. Taubaté – Nanopolímeros. � Nanox - Materiais nanoestruturados. Entre outras inúmeras empresas que fazem parte desse imenso mundo tecnológico. 2.1 ÁREAS AFINS QUE PODEM TRABALHAR COM NANOTECNOLOGIA. Física, Matemática, Química, Biologia, Biomedicina, Biotecnologia, Farmácia, Biofísica e Ciências da Computação. A área de nanotecnologia se alimenta de conhecimentos de diversas ciências e os aplica à produção de tecidos especiais, medicamentos, equipamentos eletrônicos, produtos químicos, entre outras várias possibilidades. As engenharias que mais se aproximam da nanotecnologia são a Engenharia de Materiais e a Engenharia Química. 2.2 UNIVERSIDADES QUE OFERECEM MESTRADO NA ÁREA. A Universidade Federal do ABC em Santo André (São Paulo), o Centro Universitário Franciscano em Santa Maria (Rio Grande do Sul) e a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). 2.3 A ÁREA DE NANOTECNOLOGIA E PROMISSORA? A nanotecnologia é uma área de ponta em tecnologia, muito por conta do desenvolvimento de microprocessadores. Os primeiros computadores ocupam enormes salões e tinham desempenho desprezível diante dos atuais, cada vez menores. Mas a física das partículas, a compreensão maior dos processos de interação química entre substâncias, avanços no campo da microbiologia, em engenharia de materiais, entre outros campos do saber, indicam que as pesquisas em nanotecnologia devem ser expandidas, pois o retorno é promissor quanto a melhores condições de vida e financeiro diante dos produtos advindos do conhecimento produzido. As empresas privadas ainda não têm investido maior empenho no desenvolvimento de conhecimento e de produtos específicos, em parte pelos custos de implantação das pesquisas, em parte por falta de profissionais qualificados. Em outras palavras, faltam recursos e meios para o desenvolvimento desta área no Brasil. Em 2012, o governo federal anunciou a criação do Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias (SisNano), que estabelece regras para o funcionamento de laboratórios. O mercado para o profissional que pesquise e crie produtos em nanotecnologia no Brasil está crescendo e exigindo competências raras em universidades e centros de pesquisa. 2.4 MERCADOS DE PRODUTOS TECNOLÓGICOS O presidente do Conselho Empresarial de Tecnologia da Firjan, Fernando Sandroni, disse que o mercado de produtos nanotecnológicos desenvolvidos no Brasil ainda é pequeno em relação à estimativa de negócios gerados pela nanotecnologia no mundo em 2010. No Brasil foram gastos R$ 115 milhões em nanotecnologia e no mundo, US$ 383 bilhões em gastos com nanotecnologia. Sandroni acredita, entretanto, que o potencial de crescimento é muito grande, considerando-se que a nanotecnologia é incentivada pelo governo federal devido à sua importância para o setor produtivo nacional. Sandroni disse que as principais áreas de aplicação da nanotecnologia no Brasil são a indústria farmacêutica e de cosméticos. Apesar disso, destacou que a nanotecnologia também pode ser usada em várias outras áreas. O desenvolvimento de nanotecnologias nacionais pode vir, inclusive, no futuro, a baratear produtos para o consumidor final. Por isso, é preciso que haja uma produção eficiente e nacional. “Porque só assim você pode ter um equilíbrio de preços em face do mercado internacional”, prevê Sandroni. E apontou que o país terá que fabricar produtos derivados da nanotecnologia, porque isso atingirá cada vez mais a matriz industrial brasileira. Considerada a tecnologia-chave do século XXI, a nanotecnologia tem grande potencial de vendas. Através dela será possível produzir medicamentos mais eficazes, materiais mais resistentes, computadores com maior capacidade de armazenamento, além de acarretar benefícios socioambientais. É comum aparecer na mídia notícias sobre a nanotecnologia em estudos de ponta realizados mundo afora. O que muitos não sabem é que este recurso já está disponível no mercado eletrônico a um bom tempo. Os processadores modernos são compostos de milhões ou mesmo bilhões de transistores já fabricados em escalas nanométricas. Por exemplo, as CPUs da família Sandy Bridge, da Intel, são compostas de transistores da escala de 32 nanômetros. 2.5 PRODUTOS COM NANOTECNOLOGIA De acordo com Oswaldo Alves, professor titular do Instituto de Química da Unicamp, a nanotecnologia está presente em vários setores industriais, os produtos fazem parte do dia-a-dia dos cidadãos. Notícias recentes dão conta de que a indústria química brasileira vem fazendo importantes investimentos na área, especialmente para o caso de nanocompósitos, adesivos, e tintas. No mundo já existem, no mercado consumidor, alguns produtos que se apropriaram dos conhecimentos oriundos dananotecnologia. Dentre eles, pode-se destacar: • OLED - Um bom exemplo é a tecnologia dos OLEDs (dispositivos orgânicos emissores de luz) que podem ser produzidos em qualquer tamanho e aplicados em vários tipos de produtos. Na maioria das vezes, a tecnologia é usada para fabricar dispositivos pequenos, como celulares, tocadores MP3, máquinas fotográficas, com a vantagem de consumir menos energia e serem mais baratos. Figura 2 - Estrutura do OLED FONTE: Static, 2012 • Protetor solar - Muitos protetores solares contêm nanopartículas de óxido de zinco ou de óxido de titânio. As fórmulas mais antigas de protetores usam partículas maiores, que é o que dá à maioria dos protetores sua cor esbranquiçada. Partículas menores são menos visíveis, o que quer dizer que quando você esfregar o produto na sua pele, ele não vai proporcionar uma cor esbranquiçada. Figura 3 - Protetor solar Fonte: Newneuro, 2012 Vidro autolimpante - Uma empresa chamada Pilkington oferece um produto que ela chama de Activ Glass, que usa nanopartículas para fazer vidro fotocatalítico e hidrófilo. Por causa do efeito fotocatalítico, quando a radiação UV da luz atinge o vidro, as nanopartículas ficam energizadas e começam a quebrar e a soltar moléculas orgânicas no vidro (em outras palavras, sujeira). Com o efeito hidrófilo, quando a água faz contato com o vidro, ela se espalha pelo vidro igualmente, lavando e limpando o vidro. Figura 4 - Vidro Autolimpante Fonte: Glassmaxi, 2012 • Vestuário - Cientistas estão usando nanopartículas para melhorar seu vestuário. Ao cobrir os tecidos com uma fina camada de nanopartículas de óxido de zinco, os fabricantes podem criar roupas que dão melhor proteção contra a radiação UV. Algumas roupas têm nanopartículas na forma de pequenos cabelos ou pelos que ajudam a repelir a água e outros materiais, tornando a roupa resistente a manchas. • Cobertura resistente a arranhões - Engenheiros descobriram que adicionar nanopartículas de silicato de alumínio a coberturas plásticas resistentes a arranhões tornam o revestimento ainda mais eficaz. As coberturas resistentes a arranhões em carros e lentes de óculos são atualmente muito comuns. • Curativos antimicrobianos - O cientista Robert Burrell criou um processo para fabricar curativos antibacterianos usando nanopartículas de prata. Os íons da prata bloqueiam a respiração celular dos micróbios. Em outras palavras, a prata sufoca as células prejudiciais, matando-as. • Limpadores de piscinas e desinfetantes - A EnviroSystems Inc. desenvolveu uma mistura (chamada nanoemulsão) de gotas de óleo de tamanho nanométrico com bactericida. As partículas de óleo aderem à bactéria, tornando o bactericida mais eficiente e eficaz. • Microprocessadores - Os processadores de computador são, provavelmente, os componentes eletrônicos que mais utilizam a nanotecnologia. No atual mercado, os processadores não possuem dimensões nanométricas, mas as peças dentro deles, sim. Além dos processadores, as placas de vídeo têm vários componentes nanoscópicos. Tanto NVIDIA como ATI possuem processadores gráficos elaborados com tecnologia nano. Vale frisar que a cada novo modelo, as CPUs ficam mais poderosas e ao mesmo tempo, tendem a utilizar uma tecnologia nano em menor escala. 3 O FUTURO DA NANOTECNOLOGIA Nanotecnologia é um termo usado para referir-se ao estudo de manipulação da matéria numa escala atômica e molecular, ou seja, é a ciência e tecnologia que foca as propriedades especiais dos materiais de tamanho nanométrico. O principal objetivo da nanotecnologia é criar novos materiais, novos produtos e processos a partir da capacidade moderna de ver e manipular átomos e moléculas. Os benefícios dessa ciência apontam para um infinito de possibilidades que engloba novos materiais, avanços em eletrônica e em biotecnologia, como no caso das células tronco, com grande implicações econômicas, sociais e ambientais, o que significa ganhos na engenharia, com a utilização de produtos mais duráveis, limpos, seguros e inteligentes, tanto para a casa, como para as comunicações, os transportes, a agricultura e a indústria em geral. Figura 5 - Áreas de Aplicações da Nanotecnologia FONTE: Blog Redes e Servidores, 2011 3.1 ÁREAS DE APLICAÇÕES Sete campos de utilização dessa tecnologia são muito importantes, pois podem garantir a vitalidade do planeta de forma sustentável. São eles: • Dessalinização de água: O aparelho funciona através de um mecanismo conhecido como "polarização por concentração de íons" que acontece quando uma corrente de íons circula através de um nanocanal que vai selecionando os íons. O novo sistema separa assim o sal e micróbios da água repelindo-os de forma eletrostática da membrana seletiva de íons. Desta forma não é necessário fazer passar a água pela membrana, como no método habitual, para remover as células do sal. O método fica mais econômico, já que torna dispensável gastar imensa quantidade de energia que seria necessária para este processo. • Espaço: A nanotecnologia permitirá não somente a fabricação de foguetes, de estações orbitais, etc., mais sólidas, mais confiáveis e a um custo reduzido, mas também "terraformar" outros planetas. Há cenários permitindo, por exemplo, ir viver em Marte. Uma outra aplicação objetivada é o "elevador para o espaço". Trata-se de fabricar um cabo, partindo do Equador e girando com a Terra em órbita geoestacionária. Uma vez instalado o cabo, a energia dispensada para eliminar a atração terrestre será mínima, em relação aos meios hoje utilizados. A nanotecnologia deverá permitir a fabricação de um cabo, suficientemente sólido, e por um custo aceitável, para tal aplicação. • Toxicologia: Além de permitir o surgimento de uma nova geração de chips e de possibilitar a criação de materiais mais leves e mais resistentes do que tudo o que existe até hoje, os nanotubos de carbono também têm o potencial para transportar medicamentos no interior do corpo dos pacientes, levando-os diretamente até o ponto onde devem agir. • Medicina: Imagine seu corpo sendo habitado por nanorobôs. Este é o futuro mais provável no campo da medicina. Eles poderão entrar na corrente sanguínea do ser humano, e encontrar sinais de doenças, como tumores, células cancerosas, ou infectadas por vírus. • Alimentação: Na alimentação, o futuro é ainda mais sensacional. Imagine você comendo um alimento que você não gosta. Não seria muito agradável, mas com a nanotecnologia, pode-se mudar o sabor do alimento à escolha da pessoa. Isso é possível através de nanoampliadores de doce ou sal. • Computação: Na computação, os recursos já são utilizados há muito tempo dentro das CPUs que são compostas por transistores em escalas nanométricas. Através da nanotecnologia, computadores cada vez menores e mais rápidos serão desenvolvidos. Previsões feitas por cientistas apontam que o computador, em questão de décadas, farão parte do nosso corpo. • Mecatrônica: Através da mecatrônica é que são possíveis as criações em escala nanométricas como os nanorobôs. Com a mesma teoria, a mecatrônica consegue aplicar a escala nanométrica em outros dispositivos como motores, circuitos, engrenagens, etc.CONCLUSÃO Apesar de pouco explorada no setor nacional, a nanotecnologia já está bem difundida entre os mais variados setores e vem crescendo cada vez mais. O mercado está em pleno crescimento e tem um forte apoio tanto do setor público como do privado, facilitando seu crescimento. A Nanotecnologia está ainda em escala de crescimento e isso fará com que, em tempos vindouros, seja aplicada fortemente em diversas áreas, criando uma grande inovação em diversos setores. REFERÊNCIAS AGENDA SUSTENTAVEL. Nanotecnologia na alimentação. Disponível em: <http://www.agendasustentavel.com.br>. Acesso em: 12 out. 2013. BOASNOTICIAS. Dessalinização da água através da nanotecnologia. Disponível em: <http://boasnoticias.sapo.pt/noticias_Dessaliniza%C3%A7%C3%A3o-da- %C3%A1gua-atrav%C3%A9s-da-nanotecnologia_477.html>. Acesso em: 12 out. 2013. BONSOR, K e STRICKLAND, J. 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