Construa seu próprio microscópio eletrônico e crie uma nanofábrica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/08/2007

As nanotecnologias figuram hoje como a fronteira mais avançada em diversos campos de pesquisas, da biologia à eletrônica. Mas lidar com escalas de um bilionésimo de metro não precisa necessariamente depender de equipamentos que custam na faixa de milhões de dólares, além de poder ser feita por profissionais já formados, que hoje lidam com escalas bem maiores.

Microscópio de força atômica

Dois trabalhos divulgados hoje demonstram que pode ser simples construir equipamentos capazes de lidar com nanoestruturas e até com átomos e moléculas individuais. A idéia nas duas pesquisas é construir um microscópio de força atômica, uma das ferramentas mais utilizadas no campo da nanotecnologia.

O microscópio de força atômica ou AFM, na sigla em inglês ("Atomic Force Microscope"), é um microscópio eletrônico. Ao contrário dos microscópios ópticos, que permitem uma visualização direta dos objetos, suas imagens são geradas em computador, a partir do escaneamento da amostra com uma ponta extremamente fina, montada sobre uma pequena viga extremamente flexível.

As forças existentes entre a ponta e a amostra fazem oscilar a viga, um movimento que permite gerar em computador uma imagem da estrutura que está sendo observada.

Com a vantagem de que essas mesmas forças permitem a manipulação das moléculas e dos átomos, transformando o microscópio de força atômica em uma verdadeira multi-ferramenta, capaz de construir nanoestruturas molécula a molécula e, ao mesmo tempo, ir fazendo uma imagem do que está sendo feito.

Construa seu próprio microscópio de força atômica

O primeiro projeto é de pesquisadores do Instituto de Biofísica da Universidade de Munique, Alemanha. Eles divulgaram um conjunto completo de instruções do tipo "faça-você-mesmo o seu próprio microscópio de força atômica." O microscópio de força atômica feito em casa possui uma resolução que permite a visualização de moléculas individuais.

Provavelmente o mais "high-tech" de todos os tutoriais que existem, o conjunto de instruções e desenhos técnicos permite a construção da parte principal do microscópio de força atômica - a chamada cabeça de leitura. A partir dela, os sinais podem ser enviados para um computador para a geração das imagens.

Mas, embora seja divulgado com a idéia "feito em casa", o tutorial é mais adequado para quem dispõe de conhecimento sobre o assunto e, principalmente, algumas ferramentas especiais. Isso porque a maioria da estrutura deve ser feita com ferramentas de prototipagem rápida, que permitem a construção de peças em qualquer formato.

Retrofitting nanotecnológico

O segundo projeto consiste na conversão de um equipamento industrial antigo de fabricação automatizada em uma moderna fábrica nanotecnológica, permitindo a construção de estruturas somente visíveis por microscópios eletrônicos. O termo retrofitting é muito conhecido dos engenheiros e se refere à modernização de equipamentos e outras estruturas.

Os engenheiros da Universidade de Duke, Estados Unidos, utilizaram um torno construído para a fabricação de peças metálicas normais, em macro-esscala, e o converteram em uma nano-fábrica que opera com as mesmas linguagens de programação que o equipamento industrial original.

Nano-fábrica

Indo além do microscópio de força atômica tradicional, a nano-fábrica consegue produzir nanoestruturas 3-D utilizando óxido de silício - um material comum na indústria eletrônica e o mais utilizado para a fabricação de sistemas microeletromecânicos (MEMS) e nanoeletromecânicos (NEMS).

A técnica de fabricação utilizada é chamada de nanolitografia anodizada, por meio da qual os óxidos são montados sobre superfícies semicondutoras ou metálicas por meio da aplicação de uma corrente elétrica na presença de minúsculas quantidades de água.

Nanotecnologia para todos

As duas pesquisas demonstram que a nanotecnologia não precisa estar tão distante de escolas e institutos de pesquisas com menos recursos financeiros, inclusive escolas técnicas. E, sobretudo, demonstra que esse campo emergente de pesquisas pode contar com a experiência e o treinamento dos profissionais atuais.

Principalmente a conversão de equipamentos industriais antigos. Afinal, muitos pesquisadores demonstram maravilhosas soluções tecnológicas utilizando a nanotecnologia. O problema é que muitos desses aparatos são feitos utilizando os microscópios de força atômica tradicionais, que são bons para a pesquisa, mas lentos demais para a fabricação. A pergunta que fica é: "Dá prá construir 1 milhão de MEMS iguais a esse prá colocar no mercado?"

Equipamentos automatizados de fabricação em série são a melhor resposta a essa pergunta. Sobretudo quando podem ser operados por programadores e técnicos já formados, disponíveis no mercado de trabalho.

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