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Nano-Robótica o Mundo do Fantástico e o Mundo do Impossível (ART1199)

Quem assistiu o filme "Viagem Fantástica" quando uma nave submarina foi encolhida com seus tripulantes até o tamanho que lhe permitia navegar na corrente sanguínea de uma pessoa deve ter imaginado que com o progresso da ciência e da tecnologia um dia isso seria possível. Na verdade, até hoje quando nos lembramos daquele filme e nos deparamos com os progressos da nanotecnologia ficamos a imaginar que estamos muito perto disso, mas não é bem assim. Veja neste artigo o motivo. (O tema deste artigo tem sido explorado em algumas de minhas palestras sobre tecnologia.)

Quando vemos imagens fantasiosas de submarinos navegando na corrente sanguínea, ou veículos que andam dentro de nosso organismo colhendo amostras de células suspeitas, achamos que tudo é muito simples: basta "encolher" a nossa tecnologia e tudo está resolvido. Fazemos a coisa grande e depois a reduzimos até o tamanho desejado, como no filme.

Mas, a coisa não é bem por aí. Quando analisamos um objeto muito pequeno, não é apenas seu tamanho que diminui em relação a nós mas também o modo como sua interação com o mundo exterior é feita.

Tomemos um exemplo bem conhecido da biologia e que muitos de nós ainda se lembra quando o estudou para os vestibulares ou exames de biologia. O movimento browniano.

A pressão que sentimos em nosso corpo é para nós uma coisa contínua dada pelos trilhões de choques de moléculas de ar que individualmente batem contra nosso corpo. Não sentimos o choque de cada molécula, mas sim o todo que se manifesta de uma forma continua.

Quando um corpo vai diminuindo de tamanho, quantidade de moléculas que se choca contra ele, num meio liquido, por exemplo, se torna pequena o suficiente para que os choques individuais possam ser percebidos. O corpo, por exemplo, um microorganismo parece então "dançar" devido aos choques das moléculas contra ele, o que ocorre de uma forma aleatória. Este movimento oscilatório dos objetos muito pequenos numa solução foi denominado movimento browniano.

A animação do Youtube no link abaixo dá uma idéia do que ocorre.

 

 

Isso significa que uma nave muito pequena estaria sujeita a uma vibração constante, tornando difícil seu movimento e controle e mais do que isso: imagine como focalizar alguma coisa com uma câmara de TV presa a esta nave ou controlar um braço mecânico para pegar alguma coisa ... Existe então um limite para o tamanho mínino da nave...

 

Figura 1 - Nano-robot manipulando um glóbulo vermelho e injetando nele drogas.
Figura 1 - Nano-robot manipulando um glóbulo vermelho e injetando nele drogas.

 

Mas isso não é tudo. Quando diminuímos o tamanho de sensores que trabalham com formas de radiação comuns em nosso mundo, muda também a maneira como eles podem ver essas radiações.

Assim, à medida que uma pequena antena num nano transceptor diminui de tamanho não diminui o comprimento da onda com que ela deve trabalhar. Da mesma forma, à medida que diminui o tamanho de uma nano-câmera de vídeo, não diminui na mesma proporção o comprimento de onda da luz que ela deve focalizar.

Sabemos que radiação de qualquer tipo, inclusive ondas sonoras, tendem a contornar corpos cujas dimensões sejam menores do que o seu comprimento de onda.

Se uma nano antena se tornar muito menor que o comprimento da onda que deve receber, essa onda simplesmente a contorna. Para manter o contato com um nano-robô é necessário aumentar a frequência da comunicação na mesma proporção que ele diminui de tamanho.

Isso ainda é possível, mas para um sensor de imagem as coisas podem ser muito as complexas.

Para obter a definição desejada de uma imagem, ou simplesmente se contrairmos um CCD ou outro sensor de imagem até dimensões extremamente pequenas, o comprimento da luz que ele deve ver se torna importante para seu funcionamento.

O comprimento de onda da luz usada no sensoriamento pode ser maior do que as dimensões de um sensor de pixel que deve recebê-la e com isso ele nada verá. A radiação luminosa simplesmente vai contorná-lo.

Uma solução talvez seja usar na iluminação da cena radiações de curtíssimo comprimento de onda, de acordo com as dimensões dos sensores, como os raios X ou mesmo raios gama, mas aí nos deparamos com outro problema: a radiação atravessa os corpos iluminados e nada vemos...

Enfim, os problemas da nano-tecnologia são maiores do que podemos pensar e da mesma forma que imaginamos soluções mirabolantes para os nano-robôs precisamos pensar na solução dos muitos problemas que as dimensões reduzidas vão trazer para seu funcionamento.

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