Aula 1 - Nanotecnologia - PUC-Rio
Transcrição
Aula 1 - Nanotecnologia - PUC-Rio
Introdução à Nanotecnologia Ele 1060 Aula 1 2010 - 01 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Introdução à Nanotecnologia Professores: Ele 1060 • Marco Aurélio C. Pacheco • Omar Paranaiba Vilela Neto 2010 - 01 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Nanotecnologia ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Pioneiro / Privilégio • Pioneiro: – O primeiro a realizar algo. • Privilégio – Bens a que só uma minoria tem acesso. Vocês são: Pioneiros e Privilegiados ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Contatos • E-mail: – [email protected] – [email protected] – Dúvidas, comentários e informações. • Twitter: http://twitter.com/Nano_PUCRio – Comentários, notícias, dicas, informações, etc. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação Tamanho é documento! ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação ENIAC – O primeiro computador • 1946; • 18 mil válvulas; • 30 toneladas; • 500 multiplicações / s; • BUG. “O mundo só terá mercado para 5 computadores” Thomas Watson ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação Transistor Válvula Primeiro Transistor ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 Pentium IV PUC-Rio Motivação Computadores Atuais Milhões de transistores ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação Sistemas Biológicos Milhões de anos ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Motivação O que é Nano? Apenas uma dimensão ! "Nano" é um prefixo que vem do grego antigo e significa "anão” 1 nanometro (nm) = 1 bilionésimo do metro, 10-9m ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Nanotecnologia >> O que é Nano? Dimensão O que é Nano? ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Dimensão O que é Nano? ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Definição O que é Nano? • Nanociência: estudo dos fenômenos e da manipulação dos materiais na escala atômica, molecular e macromolecular, onde propriedades são diferentes dos de grande escala. Engenharia • Nanotecnologia: projeto, caracterização, produção e aplicação de estruturas, equipamentos e sistemas através do controle da forma e do tamanho em escala nanométrica. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Definição Por que a Nanoescala é tão importante? Efeitos Quânticos: Organização Sistêmica: Área de Superfície: Componentes na nanoescala possuem área de superfície Síntese em nanoescala permite mudar propriedades micro e macro dos materiais sem mudar composições químicas. Ex: nanotubos Materiais podem ser organizados sistematicamente, tais como entidades biológicas e materiais naturais: uma poderosa possibilidade de combinação de biologia com ciência de materiais. Ex: pontos quânticos muito maior com relação ao volume; ideal para uso em materiais compósitos, sistemas reatores, medicamentos e armazenamento de energia. Ex: nanocatalizador Alta Densidade: Sistemas macroscópicos construídos a partir de nanoestruturas podem ter muito maior densidade espacial que aqueles construídos a partir de microestruturas. 16 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Definição O que podemos esperar? • A Nanotecnologia é uma tecnologia disruptiva – Provoca mudanças na indústria, eliminando empresas que são incapazes de reinventar-se a tempo. • A Nanotecnologia pode mudar a natureza de quase tudo o que foi feito pelo ser humano até agora. • Tem maior influência que a energia nuclear, os polímeros, a microeletrônica e os computadores. • O impacto social causado pela Nanotecnologia pode ser tão forte (ou maior) quanto o da primeira revolução industrial. 17 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Definição "I want people who are very deep in their discipline and can talk to each other." Stan Williams, Director, Quantum Science Research, Hewlett Packard ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Definição AQUI ESTAMOS!!!!! ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Natureza Nano não é novo ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Antigo Nano não é novo ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Histórico Onde tudo começou ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Dezembro de 1959 Jantar Huntington-Sheraton Hotel - Pasadena Anfitrião Jantar de fim de ano ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou O Convidado Richard P. Feynman (1918 - 1988) ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou A Palestra “Há muito espaço lá embaixo” http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou A Palestra “The head of a pin is a sixteenth of an inch across. If you magnify it by 25,000 diameters, the area of the head of the pin is then equal to the area of all the pages of the Encyclopaedia Brittanica. Therefore, all it is necessary to do is to reduce in size all the writing in the Encyclopaedia by 25,000 times. Is that possible? The resolving power of the eye is about 1/120 of an inch---that is roughly the diameter of one of the little dots on the fine half-tone reproductions in the Encyclopaedia. This, when you demagnify it by 25,000 times, is still 80 angstroms in diameter---32 atoms across, in an ordinary metal. In other words, one of those dots still would contain in its area 1,000 atoms. So, each dot can easily be adjusted in size as required by the photoengraving, and there is no question that there is enough room on the head of a pin to put all of the Encyclopaedia Brittanica”. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou A Palestra Feynman propôs o uso de um equipamento de miniaturização em seqüência ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou A Palestra Linha de produção em nanoescala! ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 1 – U$ 1.000,00 “Then I want to do something; but I can't do it at the present moment, because I haven't prepared the ground. It is my intention to offer a prize of $1,000 to the first guy who can take the information on the page of a book and put it on an area 1/25,000 smaller in linear scale in such manner that it can be read by an electron microscope.” ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 2 – U$ 1.000,00 “And I want to offer another prize---if I can figure out how to phrase it so that I don't get into a mess of arguments about definitions---of another $1,000 to the first guy who makes an operating electric motor---a rotating electric motor which can be controlled from the outside and, not counting the lead-in wires, is only 1/64 inch cube.” ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 2 – U$ 1.000,00 William McLellam construiu o motor em 1960. Motor elétrico comum miniaturizado ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 2 – U$ 1.000,00 William McLellam construiu o motor em 1960. Motor elétrico comum miniaturizado “Você poderia dizer que Feynman foi roubado. Ele perdeu mil dólares e não ganhou uma nova tecnologia.” ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 1 – U$ 1.000,00 Tom Newman, um estudante da Standford University, escreveu a primeira página do livro “A Tale of two cities” na escala 1/25000 em 1985. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Os desafios 1 – U$ 1.000,00 Tom Newman, um estudante da Standford University, escreveu a primeira página do livro “A Tale of two cities” na escala 1/25000 em 1985. 26 anos após a palestra de Feynman. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Onde Tudo Começou Arthur von Hippel “ Teve idéias semelhante na década de 30” ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Realizado em 26 de junho de 1992 Depoimento do Dr. K. Eric Drexler sobre a Nanonotecnologia Molecular perante o Comite do Senado para o Comércio, Ciência e Transporte, Subcomitê para a Ciência, Tecnologia e Espaço. K. Erik Drexler Al Gore Russell Senate Office Building ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Realizado em 26 de junho de 1992 Diálogo entre Drexler e Gore Senador Gore: Quanto tempo é necessário para que esta coisa se realize? Dr. Drexler: Geralmente respondo que não seria surpresa se em quinze anos atingíssemos aplicações importantes, de larga escala. 2007 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Realizado em 26 de junho de 1992 Reação de Especialistas Cobrimos fatos que realmente acontece - Times Não acho que ele deva ser lavado a sério. É demasiadamente excêntrico – Calvin Quate (Standford) É mais ficção científica que ciência – Thomas J. Watson (IBM) ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Antigo Executive Office Building Após o senado Meses depois ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 Pentagono PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Qual o impacto de tudo isso? Bill Clinton NNI – U$497 Milhões em 2001 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio O Sr. Nano Vai a Washington Qual o impacto de tudo isso? Bill Clinton NNI – U$497 Milhões em 2001 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Erik Drexler em visita à PUC-Rio ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As Imaginações de Drexler ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Novembro de 1979 Drexler leu uma reportagem sobre a palestra de Feynman em 1959. Edição especial sobre nanociência. Campo emergente chamado “microtenologia” ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Novembro de 1979 Drexler leu uma reportagem sobre a palestra de Feynman em 1959. Edição especial sobre nanociência. Campo emergente chamado “microtenologia” Era o pensamento de Drexler ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Década de 70 O que pode ser feito se juntarmos grama, ar, água e a luz do sol? ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Década de 70 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Década de 70 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Década de 70 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Drexler imaginou uma caixa-preta “faz tudo”. Um montador universal. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio As imaginações de Drexler Drexler imaginou uma caixa-preta “faz tudo”. Um montador universal. Qual seria o impacto de tal evento? ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Aplicações Diversos produtos no mercado Nenhum revolucionário ainda ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Aplicações Aplicações de Nanomateriais ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Aplicações Aplicações de Nanomateriais ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Aplicações Aplicações de Nanomateriais ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Aplicações Nanoeletrônica - Eletrônica Molecular Ex: LED Orgânico (OLED) Um OLED é um dispositivo fabricado posicionando uma série de filmes finos orgânicos entre dois eletrodos. Quando aplicamos uma corrente elétrica, temos a emissão de uma luz brilhante. Aplicado em iluminação pública e equipamentos portáteis. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Porque Engenharia em Nanotecnologia • Engenharia é a disciplina e profissão de aplicar conhecimento técnico e científico e utilizar leis naturais e recursos físicos para conceber e implementar materiais, estruturas, máquinas, instrumentos, sistemas e processos que realizem de forma segura um objetivo desejado e atinjam critérios especificados. 58 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Porque Engenharia em Nanotecnologia • Engenharia em Nanotecnoligia é uma nova disciplina e profissão que visa aplicar o conhecimento técnico e científico para conceber e implementar materiais, estruturas, máquinas, instrumentos, sistemas e processos com novas propriedades e funcionalidade. Isso é feito através da montagem, manipulação e controle da forma e tamanho dos materiais em escala atômica e molecular. 59 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Porque Engenharia em Nanotecnologia • Engenharia em Nanotecnologia deve ser multidisciplinar: simultaneamente esboçada a partir de, e em benefício de áreas como a ciência de materiais e engenharia, física, química, biologia, etc. • Engenharia em Nanotecnologia deve oferecer educação prática em áreas chave da nanotecnologia. • Deve ser enfatizado o treinamento com modernas técnicas de instrumentação usadas em pesquisa e desenvolvimento dessas tecnologias emergentes. 60 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Engenharia em Nanotecnologia • Sofisticados instrumentos necessários, devem elaborados por físicos, engenheiros, biologistas, etc. ser • Barreiras enormes. são sociológicas no âmbito da equipe • Um programa multidisciplinar é essencial para reduzir essas barreiras. • Engenheiros e estudantes reduzirão significativamente essas barreiras, a partir de uma base sólida em diferentes ciências . • Promove um rápido avanço na produção de ferramentas para o desenvolvimento tecnológico. 61 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Engenharia em Nanotecnologia Nanotecnologia é Engenharia Gerar novas soluções baseadas em manipulações em escala atômica e molecular. 62 ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio SENSORES DE ALTA EFICIÊNCIA Sensores de infravermelho baseados em nanoestruturas semicondutoras para detecção de falhas e acompanhamento de sistemas de engenharia. Departamentos associados: Física, DEE, CETUC ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS Nanocompósitos com maior barreira à gás e filtro ultra-violeta para embalagens de produtos alimentícios. Departamentos associados: Física, DCMM ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio TRATAMENTO D’ÁGUA Utilização de catalisadores para filtragem e tratamento d’água. Departamentos associados: Química, Física ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio MONITORES DE OLED Monitores com LEDs orgânicos capazes de gerar uma maior luminescência com menor consumo. Displays flexíveis. Departamentos associados: Física, CETUC, DEE ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio CÉLULAS SOLARES Nanoestruturas semicondutoras para elevar a eficiência de células solares a índices jamais atingidos. Departamentos associados: Física, CETUC, DEE ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Distribuição das Aulas Apresentação Conceitos Ferramentas Estruturas Aplicações ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Distribuição das Aulas Apresentação Conceitos Ferramentas Estruturas Aplicações ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio Avaliação • 2 provas conceituais – Quiz • 1 seminário • Pequenos trabalhos • Participação – Experiências, demonstrações, visitas, etc. ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Documentos relacionados
1 nanotecnologia, sociedade e meio ambiente
torne cada dia mais um objeto desta área de pesquisa no Brasil. Isto vem acontecendo e pode ser constatado por meio do crescimento da Renanosoma que, por ocasião de sua fundação, durante o primeiro...
Leia mais