domingo, 30 de setembro de 2001

A revolução nanotecnológica

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Em sua tese de doutorado, Albert Einstein estimou a dimensão de uma molécula de açúcar. Usando dados experimentais sobre a difusão do açúcar em água, ele mostrou que cada molécula tem o diâmetro aproximado de um nanômetro, ou seja, um bilionésimo de metro. Essa escala de comprimento define, a grosso modo, uma fronteira fundamental na estrutura da matéria: estruturas maiores são essencialmente clássicas, isto é, descritas pelas leis da física clássica. Já estruturas menores são descritas pela mecânica quântica, desenvolvida durante as primeiras décadas do século 20 para descrever o comportamento de moléculas, átomos e partículas subatômicas.

Existem diferenças fundamentais e ainda misteriosas entre o comportamento de estruturas clássicas e quânticas. Por exemplo, é impossível determinarmos conjuntamente a posição e a velocidade de um elétron orbitando um núcleo atômico com grande precisão. Ou seja, quanto maior for a precisão da medida de sua posição, menor será a precisão da medida de sua velocidade. Esse fato, conhecido como Princípio de Incerteza, vem da íntima relação entre o ato de observar e o observado. No caso do elétron, para que possamos vê-lo, devemos interagir com ele, por exemplo, através de uma onda eletromagnética. Essa interação acaba dando um "empurrão" no elétron, alterando a sua posição.

De certa forma, o limite quântico é também um limite tecnológico. Podemos imaginar, como o fez o grande físico americano Richard Feynman em 1959, que seja possível construirmos máquinas com dimensões moleculares, ou nanomáquinas. Mas nada menor do que isso. Essa especulação de Feynman inspirou toda uma geração de físicos e engenheiros, que vem trabalhando ferozmente para transformá-la em realidade. A julgar pela quantidade de fundos dirigidos para a pesquisa em nanotecnologia, US$ 422 milhões nos EUA e US$ 835 milhões no resto do mundo só este ano, a revolução nanotecnológica está de vento em popa. Várias descobertas sensacionais vêm promovendo o entusiasmo cada vez maior dos cientistas e das agências financiadoras de pesquisa. Cientistas da IBM e de vários outros laboratórios de pesquisa conseguiram manipular átomos individualmente, rearranjando-os em padrões pré-determinados. Um dos caminhos a serem traçados é a substituição dos circuitos à base de silício por nanoestruturas. Outro é a utilização da nanotecnologia em biologia -materiais semicondutores de apenas alguns nanômetros já estão sendo usados para monitorar a atividade eletroquímica no interior de células. E as promessas para o futuro são ainda mais impressionantes.

Podemos imaginar que no futuro não muito distante será possível criar nanorrobôs capazes de efetuar obras de engenharia em escala atômica. Tudo o que preciso é suprir os robôs com os átomos necessários, uma fonte de energia e uma sequência de instruções.

Imagine que cada nanorrobô consista de 1 bilhão de átomos arranjados em uma estrutura extremamente complexa. Como ele atua em escalas muito pequenas, é possível que ele manipule outro bilhão de átomos por segundo, construindo uma nanomáquina qualquer -e por que não uma cópia exata de si mesmo? Ou seja, podemos imaginar nanorrobôs que possam se auto-replicar em apenas um segundo. Passados 60 segundos, um exército de em torno de um bilhão de bilhões de nanorrobôs teria sido criado. Ele poderia ser instruído para produzir CDs ou construir aviões, um grande avanço para a humanidade. Mas como eles seriam controlados? E se algo desse errado e alguém construísse nanorrobôs malignos, capazes de nos atacar, como parasitas? Em uma visão bem negra, o planeta inteiro terminaria coberto por essas máquinas, como por um enxame de abelhas.

Felizmente, problemas fundamentais podem impedir que nanorrobôs auto-replicáveis venham a existir, um deles sendo a própria escala em que eles operam. Como promover ligações entre dois átomos requer tremendo controle não só dos dois átomos, mas, também, de outros vizinhos, fica difícil criarmos um nanorrobô com braços suficientes para manter a ordem local. Afinal, os braços também são feitos de átomos e simplesmente não cabem no espaço disponível. Se a revolução nanotecnológica acontecer, provavelmente não será devido a esses nanorrobôs, mas talvez a outros, consideravelmente mais benignos.

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