Informática

Simulações em computador já são parte do método científico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/03/2005

Anos atrás, quando Uzi Landman e seus colegas da Universidade da Georgia, Estados Unidos, descobriram algumas das regras que explicam porque um metal não-reativo como o ouro funciona como um catalisador quando ele se ajunta em agrupamentos de alguns poucos átomos, eles não se sentaram em um laboratório com porções do precioso metal.

Ao invés disso, eles rodaram simulações em computador e descobriram que o ouro é um catalisador muito efetivo quando se encontra na forma de partículas que contenham entre 8 e 24 átomos. Eles também descobriram que a absorção de cargas elétricas pelo metal tem um papel crucial em seu funcionamento como catalisador.

Apenas seis anos mais tarde, a tecnologia disponibilizou o aparato técnico que permitiu que a equipe testasse suas previsões experimentalmente. E a experiência mostrou que seus cálculos estavam corretos.

Esta prática de juntar simulações em computador com experiências reais de laboratório está se tornando cada vez mais importante à medida em que os cientistas mergulham mais fundo em reinos onde os atores são medidos em nanoescala.

"Menor é diferente," afirmou Landman em uma apresentação de seu trabalho na reunião anual da Associação Americana para o Progresso da Ciência (AAAS). Nós não podemos utilizar a forma como os sistemas físicos funcionam em larga escala para prever o que irá acontecer quando nós vamos para níveis com apenas uns poucos átomos de tamanho. Nessas dimensões, os elétrons transportam a eletricidade de forma diferente, cristalizações têm propriedades mecânicas diferentes, nanofios de ouro têm resistência vinte vezes maior do que uma barra de ouro e metais inertes podem apresentar incrível atividade catalisadora. Mas nós conhecemos as regras da física e nós podemos utilizá-las para criar ambientes-modelo nos quais nós podemos descobrir novos fenômenos por meio de simulações de alto nível rodando em computadores."

A interseção de duas tendências - o aumento da capacidade dos computadores e o interesse crescente na nanotecnologia - está permitindo que os cientistas investiguem reinos que são pequenos demais para serem explorados experimentalmente com a tecnologia disponível hoje.

Não é apenas uma questão de fazer cálculos mais rápidos, afirmou ele. "Experimentalmente, nós não podemos sempre alcançar a resolução na qual nós precisamos ver, explicar e prever as coisas, mas com a simulação em computador nós podemos atingir qualquer resolução que precisarmos," disse Landman. "Além disso, você pode fazer mais perguntas, questões mais profundas, sobre como os materiais se comportam em microescala, mesmo se você não puder atingir essa resolução experimentalmente."

Mas, segundo ele, isso não significa que os experimentos não sejam necessários. "São enfoques suplementares e complementares. Os pilares da metodologia científica são compostos agora de experimentação, teoria analítica e simulação computacional."

E essas simulações podem resultar em benefícios muito significativos. O grupo do Dr. Landman está trabalhando em conjunto com parceiros da indústria para produzir jatos de líquidos com as menores gotas possíveis. Foi essa tecnologia que permitiu o avanço das impressoras jato de tinta, mas também será cada vez mais importante na mistura de pequenas quantidades de líquidos na indústria farmacêutica, por exemplo.

Atualmente eles já conseguem produzir jatos com diâmetros de apenas 100 nanômetros. Dentro de um ano, acreditam poder produzir nanojatos na faixa de 10 nanômetros. Mas suas simulações em computador dizem que eles poderão chegar aos seis nanômetros.