Theres Plenty of Room at the Bottom

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There’s Plenty of Room at the Bottom
By Richard P. Feynman
Química Integrada I
Docente: Prof. Dr. Hugo B. Suffredini
Discente: Mayra Fagundes Costa
Quem foi Richard Feynman?
Richard Phillips Feynman 
Nascido em 11 de maio de 1918 em Nova York e morreu
 em 15 de fevereiro de 1988
Físico americano, mais conhecido por seu trabalho em
 Mecânica Quântica. Ajudou no desenvolvimento da
 bomba atômica
Por que não escrever todos os 24 volumes da enciclopédia Britânica na cabeça de um alfinete?
Vamos ver o que estaria envolvido...
Se você ampliá-lo em 25000 diâmetros, irá obter a área de todas as páginas da Enciclopédia Britânica.
Então, seria simplesmente reduzir toda a Enciclopédia em 25000 vezes!
Um desses pontos ainda conteria em sua área 80 Angstrons - 1.000 átomos. 
Como escrevemos pequeno?
Microscópio eletrônico com as lentes invertidas, focadas em um ponto muito pequeno
Processo fotográfico: uma tela com buracos em forma de letras recebendo um feixe de íons
Microscópio ótico virado para trás, em uma tela fotoelétrica
Não haveria problema de intensidade nestes dispositivos – a luz é focalizada em um área muito pequena.
E se...
Considerarmos todos os livros do mundo? Em 1960 contava–se que exista ~24 milhões de volumes de interesse do mundo. 
Seriam necessárias, então, 1 milhão de agulhas!!!
As agulhas podem ser colocados em uma área de cerca de 3 metros quadrados. (~ 35 páginas da Enciclopédia)
Respeitando o que se conhecia das Leis da Física
 
Informações em pequena escala
Uso de código de pontos e traços para representar as letras, sendo que cada letra equivale a 6 ou 7 “bits” em informação. 
Um ponto em um pequeno local e um traço adjacente em outro metal – 125 átomos3
24 milhões de livros possuem (1015) bits de informação. Sendo para cada bit 100 átomos: todas as informações podem ser ser escritas em um cubo de material de 0,127mm
Biólogos conhecem bem...
Um microscópio eletrônico melhor
Como ler um código escrito em 5 X 5 X 5 átomos para um bit?
Leis de difração 
Comprimento de onda do elétron em um microscópio é 1/20 de um angstrom – Não seria de tudo impossível.
Um microscópio eletrônico melhor
Valor f das lentes é de apenas 1 parte para 1.000; Você não têm uma abertura numérica suficientemente grande. 
Teoremas que provam que é impossível com lentes de campo estacionárias axialmente simétricas, produzir valor f maior que isso e assim.
Seria uma solução para vários problemas nas biologia e química
O maravilhoso sistema biológico
Sistema biológico – fonte de inspiração!
Células pequenas, sintetizam várias substâncias, armazenam e trocam informações, andam por aí e fazem coisas maravilhosas.
Por que não poderíamos?
Grande interesse econômico - Computadores
Miniaturizando o computador
Miniaturizando o computador
Em 1960 os computadores apresentavam grande potencial, mas eram muito grandes.
Imagine um computador com a capacidade de julgamento e reconhecimento facial. Para obter algo com essa inteligência, seria necessário construir algo do tamanho do pentágono. E ainda assim teria uma velocidade muito reduzida.
Por que não torná-los menores?
Miniaturização por evaporação
Como podemos fazer tal dispositivo? Que tipo de processo de produção nós usamos?
Colocar os átomos em um determinado arranjo, pressionado em um material plástico. O material seria evaporado e depois seria evaporado o isolante próximo a ele, na próxima camada, um fio, etc
Mas e se...
Ao invés de evaporar o material, por que não fabricar esses computadores do mesmo jeito que fabricam os grandes? 
Feynman falava sobre a possibilidade de “treinar uma formiga para treinar um ácaro para fazer isso.”
Quais as limitações? 
Considerações...
Exatidão e precisão
Peso e inércia não são importantes
Força do material é maior em proporção
Máquinas feitas de materiais amorfos, devido a homogeneidade
Problemas associados com a parte elétrica do sistema - fios de cobre e peças magnéticas.
Considerações...
Talvez não precisemos lubrificar tudo! Em um dispositivo tão pequeno não haveria aquecimento, uma vez que esse escapa rapidamente.
E qual seria a utilidade de tais máquinas? Deixo à sua imaginação...
Como construir?
Conjunto de mãos mestre – escravo, usados em plantas de energia atômica
Construir um dispositivo mestre-escravo que opera eletricamente com tamanho ¼ das mãos normais.
Cem mãos minúsculas Dispositivos ¼ da escala produzindo 10 cópias: 1/16 de tamanho.
Problemas na redução de tamanho: Interações intermoleculares; gravidade
Rearranjando átomos
E se pudéssemos arranjar os átomos do jeito que queremos?
O que poderia ser feito com tais estruturas? Quais propriedades teriam? 
Síntese física.
Átomos em um mundo pequeno
Leis da mecânica quântica. Deve-se esperar diferentes comportamentos.
Novos efeitos, forças e possibilidades, mas nada contra os princípios da Física.
Cópias perfeitas dos sistemas.
Competição na escola
Ao final do trabalho, Feynman ofereceu:
Um prêmio de $1000 para o primeiro homem que conseguisse colocar a informação de uma página de um livro em uma área 25000 vezes menor, que pudesse ser lido em um microscópio eletrônico
Um prêmio de $1000 para o primeiro homem que fizesse um motor elétrico rotativo operante que pudesse ser controlado de fora
Vinte e cinco anos depois, Thomas Newman e Fabian Pease o fizeram em seu laboratório na Universidade de Stanford, Usando um feixe de elétrons para escrever o primeiro De Charles Dickens "Um Conto de Duas Cidades Sobre uma superfície de nitreto de silício.
Eles ligaram para o Feynman requerendo o seu prêmio
Nos tempos atuais...
O termo nanotecnologia foi introduzido pelo engenheiro japonês Norio Taniguchi, para designar uma nova tecnologia que ia além do controle de materiais e da engenharia em microescala, em 1974
 Entretanto, o significado do termo atualmente se aproxima mais da formulação de Eric Drexler, de 1980, que corresponde à metodologia de processamento envolvendo a manipulação átomo a átomo.
Nos tempos atuais...
Nanociência é, de maneira simplificada, o estudo dos princípios fundamentais de moléculas e estruturas com dimensão entre 1 a 100 nm, pelo menos. Essas estruturas são chamadas nanoestruturas.
1 nm equivale à m.
10-9 
Máquinas moleculares
Caetanos- Jean Pierre Sauvage
Rotaxano – Sir J. Fraser Stoddart
Músculo molecular
Elevador molecular
Motores moleculares - rotação controlada
Carros moleculares
Referências
https://global.britannica.com/biography/Richard-Feynman
http://www.biography.com/people/richard-feynman-9294220
http://www.telegraph.co.uk/culture/10036024/Richard-Feynman-Life-the-universe-and-everything.html *
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=motores-moleculares-se-comunicam-sincronizam-movimento&id=010165160606
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=menor-chave-mundo-aperta-parafusos moleculares&id=010165150928#.WN3Dp7i1vIU 
Referências Bibliográficas
FERREIRA, Hadma Sousa; RANGEL, Maria do Carmo. Nanotecnologia: aspectos gerais e potencial de aplicação em catálise. Quím. Nova,  São Paulo ,  v. 32, n. 7, p. 1860-1870,    2009 .   Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000700033&lng=en&nrm=iso>. access on  06  Apr.  2017.  http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000700033.
Tomé, S. A. Máquinas moleculares- criatividade em síntese orgânica http://www.spq.pt/magazines/BSPQ/678/article/30002053/pdf <acesso em 06 Apr. 2017.
OBRIGADA!! :D