Um doce para quem adivinhar que partícula minúscula é essa...

E um segundo doce para quem adivinhar do que ela é feita.

PEN e o inventário de produtos nanotecnológicos já disponíveis no mercado. Ele não para de crescer.

De acordo com o Projeto sobre Nanotecnologias Emergentes (PEN – do inglês Project on Emerging Nanotechnologies) mais de 1300 produtos com nanotecnologia identificados pelo fabricante entraram no mercado mundial. A mais recente atualização do inventário de 5 anos deste grupo mostra que as nanopartículas estão sendo usadas em muitos produtos, desde antiaderentes para cozinha até itens mais inovadores, como produtos para janelas autolimpantes.

“O uso da nanotecnologia em produtos de consumo continua a crescer rápida e consistentemente”, diz David Rejeski, diretor do PEN. “Quando nós iniciamos o inventário em março de 2006, ele continha apenas 212 produtos. Se a tendência atual continuar, o número de produtos deve atingir 3400 em 2020”.

Os produtos para saúde e fitness continuam a dominar o inventário do PEN, representando 56% dos produtos listados. A maioria dos produtos é baseada em prata nanoestruturada para fins antimicrobianos; ao todo são 313 produtos (24% do inventário) com nanopartículas de prata. O inventário atualizado abrange produtos de 30 países, incluindo EUA, China, Canadá, Alemanha e Índia.

“O objetivo inicial do inventário foi ajudar a educar os consumidores e a encorajar as agências regulatórias a desenvolver a capacidade interna de identificar e rastrear tais produtos. Infortunadamente, conforme mais e mais produtos nanotecnológicos são lançados no mercado, e apesar de 10 anos e bilhões de dólares de investimento através da National Nanotechnology Initiative (Iniciativa National em Nanotecnologia, um colossal programa estadunidense que injeta anualmente bilhões de dólares na área de nanotecnologia – acesse e confira: http://www.nano.gov/), desafios na área regulatória para agências como o FDA (medicamentos e alimentos), o Environmental Protection Agency (meio ambiente) e o Consumer Product Safety Commission (segurança de produtos de consumo) ainda existem”, de acordo com o Dr. Todd Kuiken, pesquisador do PEN.

Com um número sempre crescente de produtos que estão sendo disponibilizados pelo mundo afora, em diferentes países, as estratégias da área regulatória deverão ser mais bem coordenadas.

Você pode acessar o inventário PEN em: http://www.nanotechproject.org/inventories/

Escolha seu átomo preferido, agora podemos fotografá-lo

Esquema da estrutura do grafeno. As esferas são átomos de carbono que fazem ligações duplas e simples (todas conjugadas, representadas pelos bastões) apenas com outros átomos de carbono. Essas ligações conjugadas tornam o grafeno, assim como o grafite, um condutor elétrico.
Minuto da discórdia: discordo parcialmente daqueles que consideram o grafeno bidimensional, já que os átomos de carbono são tridimensionais e não há como fazer um material bidimensional a partir de algo tridimensional. Considere, por exemplo, uma folha de papel: ela não é bidimensional, pois possui comprimento, largura e, por menor que seja, uma altura; igualmente, nada composto por átomos pode ser bidimensional. 

O grafeno, dizem os nanocientistas, é o primeiro material bidimensional de que se tem conhecimento. Ele é basicamente uma única folha de vários hexágonos de átomos de carbono conjugados. Desta maneira, o grafeno é um alótropo de carbono, assim como o diamante e o grafite. Aliás, o grafite é composto por várias folhas de grafeno que são unidas por ligações fracas (dipolo induzido, van der Walls). O grafeno é considerado bidimensional por ser como uma folha, com apenas duas dimensões, quais sejam largura e comprimento. Sua aparência microscópica se aproxima daquela dos favos de mel em uma colméia (ver figura acima).

 Assim como acontece com o grafite, o grafeno é um condutor elétrico. Suas propriedades elétricas o colocaram no ringue como um candidato proeminente para dispositivos nanoeletrônicos – a nanoeletrônica será uma evolução da microeletrônica, espere mais uns 5 anos. Porém, suas propriedades elétricas são governadas por um detalhe que assombra: a estrutura da borda da folha de grafeno (ver figura abixo). A estrutura desta borda deverá ser controlada de maneira precisa para que o grafeno possa ser utilizado em nanoeltrônica – nanociência pura! Detalhe: a borda da folha nada mais é do que uma fileira simples de átomos de carbono! Para que você faça idéia, caro navegante, um átomo de carbono está entre menores dos átomos, ele iria para o começo da fila na escola, com certeza: tem apenas 0.154 nm de diâmetro. Dois pontos surgem à cabeça quando falamos que para controlar as propriedades elétricas do grafeno é necessário controlar a estrutura de um amontoado de átomos de carbono na borda da folha: 1) como podemos nós, gigantes como somos, dispor esses átomos da maneira como queremos? 2) como, mais além, podemos verificar a maneira como estes átomos estão dispostos e qual a propriedade elétrica da borda da folha? Duas questões que levantam dificuldades técnicas consideráveis. Para resolvê-las, dá-lhe nanotecnologia! A primeira questão foge ao escopo deste texto, mas será abordada aqui, no futuro. A segunda questão nos traz onde precisamos agora.

Onde mudamos as características elétricas do grafeno: borda. Agora pode-se analisar átomo a átomo nesta área. Fascinante!
(Crédito da figura: Masanori Koshino)

Se de um lado as técnicas de microscopia de alta resolução têm solucionado a questão de descobrir a organização destes átomos, as propriedades eletrônicas da borda ainda estavam lá, escondidas da gente. Para revelá-las seria preciso obter dados espectroscópicos de átomos individuais – algo digno, até então, de Star Wars, pois as técnicas até então disponíveis destruíam o material analisado ou geravam um sinal tão fraco que tornava impossível a análise. Pois bem, acredite, agora fazemos isso sem esses problemas. Cientistas japoneses (para variar) conseguiram tal feito usando a última palavra em óptica eletrônica, um corretor de aberrações (para melhorar o sinal) e trabalhando com baixas voltagens (deixando de destruir a amostra). Esta combinação de artifícios fez com que eles conseguissem uma resolução de apenas 0,0106 nm (muito maior que a necessária para um átomo de carbono). O nome da técnica é “análise de átomos individuais de borda e próximos da borda” (sigla inglesa ELNES).

Agora, dizem os cientistas, será possível controlar e analisar a borda dos grafenos, o que propicia gerar materiais para nanoeletrônica com a propriedade necessária, de acordo com as necessidades. Isso representa, sem dúvidas, uma nova era na área de grafenos. Uma nova era na eletrônica, quem sabe. Uma nova era na modelagem molecular também, possivelmente, já que com esta técnica será possível analisar, átomo por átomo, uma molécula e descobrir as propriedades de seus sítios reativos ali, na bancada de experimentos – uma técnica fenomenal para quem trabalha com a química farmacêutica, área na qual se brinca com as moléculas como se estas fossem peças de Lego®.

Alótropo: substância simples de determinado elemento químico. Diferentes alótropos podem ser obtidos a partir de um único elemento através da modificação da maneira como os átomos interagem entre si.

Nanoeletrônica: ramo da eletrônica na qual os dispositivos utilizados são estruturados na escala nanométrica.

Óptica eletrônica: ramo da eletrônica que lida com feixes de elétrons.

(Fonte: doi: 10.1016/j.nantod.2010.12.005)

Ei, você aí de cima, há muito mais para ver e fazer aqui embaixo!

“The principles of physics, as far as I can see, do not speak
against the possibility of maneuvering things atom by atom. It is
not an attempt to violate any laws; it is something, in principle,
that can be done; but in practice, it has not been done because
we are too big.”
Richard P. Feynman

"Os princípios da física, pelo que vejo, não falam contra a
possibilidade de manipular as coisas átomo por átomo. Não
se trata de violar leis; é algo que, em princípio, pode ser feito;
mas, na prática, não tem sido feito porque NÓS somos
grandes demais"
Richard P. Feynman

Do freezer à fornalha, puxe à vontade!

Manter as propriedades de um material viscoelástico não é fácil. É fácil encontrar exemplos cotidianos de materiais contendo borracha que são danificados por altas ou baixas temperaturas. As borrachas mais simples, como as de látex, muitas vezes são danificadas em temperaturas tão baixas quanto 80 ºC. Hoje em dia, as borrachas de silicone estão entre as mais resistentes do mercado; porém, seus dias de glória estão ameaçados...

Máscara em borracha de silicone.

Cientistas japoneses conseguiram desenvolver uma malha de nanotubos de carbono que tem a viscosidade semelhante à do mel e uma elasticidade semelhante à da borracha. Este material lembra a borracha de silicone, mas com um detalhe interessante que não é observado na última: se mantém elástico em uma ampla faixa de temperatura. Enquanto a borracha de silicone se torna quebradiça e dura abaixo de -55 ºC e se decompõe acima de 300 ºC , a borracha de nanotubos de carbono mantém sua estrutura e viscoelasticidade entre -196 e 1000 ºC.

Uma técnica que permite a obtenção de nanotubos extremamente longos é usada para a fabricação da rede de nanotubos. Milímetros por nanometros na estrutura microscópica da "borracha de nanotubos".
(Esta figura é de um trabalho sobre o método de obtenção e não trata do material viscoelástico deste texto. Ver: Patole et al, 2008, Carbon 46: 1987-93)

Esse material foi sintetizado pela técnica de deposição química a vapor auxiliada por água, uma técnica que permite a síntese de nanotubos bastante longos, de cerca de alguns milímetros de comprimento! (imagine algo com um comprimento cerca de 1 milhão de vezes maior que seu diâmetro...difícil encontrar exemplos macroscópicos). Os nanotubos são arranjados, durante a síntese, como uma malha, uma rede 3D, na qual estes fazem contato uns com os outros em alguns pontos de sua estrutura. Depois desta síntese, o material é comprimido para adquirir a viscoelasticidade. E o segredo de tudo está nesta compressão: é durante ela que a ligação por forças de van der Waals entre os diferentes nanotubos forma um padrão que confere ao material uma capacidade de deformação seguida de retorno à condição inicial.

Um material com esta resistência térmica e esta viscoelasticidade pode ser usado para amenizar vibrações ou absorver fortes impactos em ambientes extremos, desde o espaço com suas baixíssimas temperaturas até fornalhas e caldeiras. Mais informações podem ser obtidas no artigo original do trabalho (M. Xu et al., Science 330 (2010) 1364).

Pesquisadores, saiam do armário que o Programa RHAE veio para ficar

O caminho da inovação é o que permite uma industrialização sólida. O governo começa a enxergar isso: Innovation quae sera tamen. (Figura: Microservice)

Pessoal, para quem não conhece, venho aqui apresentar o Programa RHAE (Recursos Humanos para Atividades Estratégicas). Por que cabe este assunto num blog sobre nanotecnologia? Porque a nanotecnologia está exigindo pessoal capacitado para desenvolver pesquisas num nível que, atualmente, só é visto no meio acadêmico ou em grandes empresas multinacionais. No Brasil, particularmente, esse tipo de pesquisa está basicamente restrito às universidades.

Numa época que o Brasil atinge números supreendentes de capacitação de pessoal à pesquisa (veja a matéria da Revista Exame no link ao fim do texto), um fato ainda deixa um certo desânimo em quem anseia ver as inovações tupiniquins tomando o mercado mundial e colocando o Brasil num caminho sólido de industrialização: os nossos doutores (cerca de 10 mil novos a cada ano) ainda estão indo massivamente para as universidades. É esse tipo de profissional que pode levar ao mercado as inovações de ponta como as que a nanotecnologia vem trazendo, mas ele precisa estar empregado por empresas.

O Programa RHAE do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) em parceira com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq/MCT), tem por objetivo a inserção de mestres e doutores nas empresas brasileiras. Como esta inserção é promovida? O governo concede a pesquisadores bolsas de até R$ 6000,00 para que atuem em empresas inovadoras. Este programa, juntamente com outras iniciativas do governo, como a Lei do Bem e a Lei da Inovação, está mudando o panorama da inovação no Brasil. O sítio do CNPq contém informações sobre o Programa RHAE, vale a pena conferir (www.cnpq.br).

Veja abaixo os links selecionados para que você possa se situar neste contexto:

• Pesquisa brasileira com nanobiotecnologia para fitofármacos, apoiada pelo RHAE, saindo da academia e gerando empresas inovadoras robustas
• Aumento do número de empresas inovadoras no Brasil
• Indústrias aumentam investimentos em P&D
• Matéria da Revista Exame com informações interessantes sobre a formação de mestres e doutores no Brasil

 

O nanolaser e a saga dos limites que existem para serem quebrados

O laser, derivado do primitivo maser (que emite microondas ao invés de luz visível) inventado na década de 50, é hoje um dispositivo barato e disseminado no mercado. Ele está, por exemplo, em drivers de CD/DVD/Blu-ray e apontadores daqueles usados em palestras ou para cegar goleiros. A revolução causada pelo laser dispensa apresentações.

O laser marcou uma era da óptica. Seu nome vem do acrônimo da expressão inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, que significa amplificação da luz por emissão estimulada de radiação. Minuto da discórdia: laser continua sendo escrita e pronunciada como uma palavra estrangeira e já deveria, portanto, ter sido transliterada ao português de alguma maneira. Leiser? Laser sem "ei" na pronuncia?

Hoje venho introduzir aqui os recém desenvolvidos nanolasers: os lasers do futuro (,) do presente.

Os dispositivos de laser convencionais que conhecemos hoje em dia são verdadeiros gigantes quando comparados aos dispositivos recentemente desenvolvidos. E só são gigantes porque seu tamanho mínimo foi limitado por um detalhe do seu mecanismo: a reflexão da luz entre dois espelhos.

Se você treme feito um trator no ponto morto ao ouvir falar de física, pode pular os dois próximos parágrafos. Mas eu prometo que tentei usar o mínimo de jargões da área e deixar o texto compreensível no nível do senso comum, que é o objetivo primário deste blog.

Uma passada rápida no mecanismo do dispositivo de laser. Um átomo ou molécula pode absorver determinado tipo de fóton (pacotes de energia dos quais são compostas as radiações eletromagnéticas, tais como a luz visível). Mas, como a energia absorvida não é verba pública, ela não some inexplicavelmente neste processo. O átomo ou a molécula que absorveu a energia torna-se mais energético e instável em relação ao seu estado, digamos, relax (próxima figura abaixo). Esta energia é, portanto, como uma batata quente que eu joguei e você segurou.

O fóton absorvido, representado pela seta curva à esquerda, promove um elétron a um orbital mais energético. É uma verdadeira batata quente que vai ser devolvida como representado à direita.

No laser, existe um material que absorve e emite essa energia, tal como descrito acima. Os átomos deste material são excitados (energizados) por uma luz específica, cuja fonte faz parte do dispositivo de laser (ver a próxima figura abaixo). A maior parte dos átomos torna-se excitada, seguram a batata quente. Quando a luz passa pelos átomos excitados, é induzida a liberação da energia absorvida inicialmente: é esse o estímulo para emissão de radiação, responsável pelo final “SER” da palavra laser e pelo feixe de luz altamente concentrada. (Imagine 100 indivíduos e 100 batatas quentes. Se eles jogarem as batatas quando quiserem, teremos uma chuva desordenada de batatas. Por outro lado, se eles jogarem as batatas só depois de um determinado estímulo, temos um verdadeiro “laser de batatas”....muita batata arremessada a um só tempo! – aiai). Porém, para que esse efeito aconteça, a luz deve ser refletida entre dois espelhos, passando através do material excitável, que emite luz. Um dos espelhos reflete 100% da luz, i.e., funciona como uma parede espelhada através da qual a luz não passa, só é devolvida; o outro reflete boa parte da luz, mas deixa passar um feixe do laser, que é o que vemos na cara do goleiro ou o que incide no CD para a sua leitura.

Diagrama do mecanismo básico do dispositivo de laser convencional. Repare principalmente nos dois espelhos e no fato de que a luz (fótons) vem e vai entre os dois, sendo que apenas uma parte escapa através do espelho semirrefletor, dando a origem ao feixe que vemos saindo de tal dispositivo. O material que é excitado (o que segura as batatas), neste caso, é um cristal de rubi. O tubo luminoso é a fonte de fótons que excita o rubi.

Com o mecanismo acima, o tamanho mínimo do dispositivo de laser é limitado pela distância entre os dois espelhos! Essa distância entre os espelhos é, por sua vez, limitada pela metade do comprimento de onda da luz que é refletida (energia do fóton - coisas da ressonância). Como driblar esse limite? Plasmons! Plasmons são oscilações de plasma; no caso específico do nanolaser, oscilações dos elétrons livres de um metal (prata). Os plasmons podem ser excitados por fótons, tais como os da luz visível, gerando o polariton. Esses polaritons são a base do chamado laser de plasmon, e permitem que o laser seja muitíssimo menor que o convencional, já que as oscilações não ocorrem entre dois espelhos, mas sim na superfície de um metal, com amplitudes nanométricas.

O problema é que uma enorme parte da radiação escapa da cavidade (o correspondente, no metal, ao espaço entre os espelhos do laser convencional) e também que o metal absorve boa parte da energia, tornando esse processo ineficiente demais para ser viável. Uma solução para este problema seria utilizar o metal na temperatura de 10 K (o que impossibilitaria o uso do laser de plasmon em eletrônicos de feira), ou criar uma cavidade minúscula, nanométrica, capaz de confinar a radiação. Foi esta cavidade que pesquisadores obtiveram na University of California, Berkeley (veja o estudo completo em Ma et al., Nat Mater (2010) doi:10.1038/nmat2919).

O dispositivo criado pelos pesquisadores consiste de um bloco ou nanofio de CdS (sulfeto de cádmio, um semicondutor usado para a fabricação de pontos quânticos também) recoberto com uma camada de MgF₂ de apenas 5 nm de espessura (!), depositado sobre uma superfície de prata metálica. A camada de MgF₂ funciona como o espaçador entre o CdS e a prata, criando assim a cavidade nanométrica para o tão necessário confinamento do polariton. O polariton fica oscilando nessa minúscula cavidade assim como a luz naquele enorme jogo de espelhos do laser convencional. Foi isso que permitiu a criação no nanolaser (veja a próxima figura abaixo). Foi o fim do desperdício de energia que tornava o laser de plasmon inviável.

Nanolaser. O que segura a energia das oscilações de polaritons é o espaço de 5 nm entre o nanofio de CdS e a placa de prata.
(Fonte: nanowerk.com; Xiang Zhang Lab, UC Berkeley)

Segundo os pesquisadores, um aparato de laser com este tamanho nanométrico pode ser aplicado para marcar, caracterizar ou mesmo manipular moléculas isoladamente (tais como o DNA , proteínas, etc.), para nanolitografar (gravar sobre material sólido), para ultra-armazenamento de dados (dispositivos de armazenamento para terabites serão coisas obsoletas como hoje são os de kilobites), para fabricar dispositivos ópticos de telecomunicação muitas vezes mais rápidos que os atuais ou mesmo computadores sem circuitos eletrônicos, e a lista de aplicações só cresce se pararmos para pensar onde o tamanho do laser é importante.

Dançar como a natureza quer limita os passos, mas não torna a música impossível de ser acompanhada

Minúsculos nanorobôs invadem seu organismo e circulam pelos seus vasos sanguíneos, esquivando-se das monstruosas células vermelhas do seu sangue. Na sua cabeça estes nanorobôs perfuram, com alguma nanoferramenta, as paredes de um vaso sanguíneo e entram no seu órgão central de processamento de dados – o cérebro. Por lá, instalam algum tipo avançadíssimo de nanochip e, com eles, controlam seus pensamentos e acessam suas memórias. Você foi dominado pelo seu invasor sem mesmo o enxergar.

Nanorobôs? Só no Playstation. Ou nos livros de ficção científica.

A ficção científica tem sido palco de verdadeiras obras de arte. Eu mesmo sou um tanto viciado neste tipo de literatura. Não existem limites para a imaginação e ela tem se mostrado muito fértil entre escritores como, por exemplo, o grande Isaac Asimov. Mas será que a nanotecnologia está, na vida real, produzindo tais criaturas assombrosas? Será que estamos sujeitos ao perigo de uma disseminação de nanorrobôs? A resposta é um “não”, dito com convicção. Não mesmo. Na verdade, essas perguntas fazem qualquer cientista da área gargalhar. Mas, seja como for, os atores da opinião pública são, em sua maioria, leigos no assunto e têm todo direito de fazer tais perguntas sem serem considerados desprovidos de inteligência. Num futuro próximo talvez tenhamos uma grande oferta de revolucionários equipamentos baseados em nanoeletrônica (a evolução da microeletrônica), mas nada comparado aos nanorrobôs com os quais ensaiei uma ficção científica no início desta postagem.

O ser humano é parte integrante do ecossistema em inúmeros cantões no mundo. Ele influencia o e é influenciado pelo meio ambiente de maneira intensa e complexa. É melhor tomar cuidado do nosso lar.
 (Foto da midiateca do autor: Ancud, Chile. Natureza pulsante e cidades que não param de crescer.)

Mas, se por um lado não temos o problema dos nanorobôs, por outro lado temos as nanopartículas e os nanotubos. Apesar de não serem, nem de longe, tão amedrontadores quanto os surreais nanorrobôs, estas nanoestruturas devem sempre dar à luz questões relacionadas à sua segurança. Principalmente quando falamos de saúde humana e meio ambiente (na verdade, esses dois temas podem ser incorporados em um só). Na mesma época em que Fukushima é palavra do colóquio cotidiano em qualquer parte do mundo, podemos fazer algumas perguntas. A radiação nociva emitida por radioisótopos é tão invisível a um humano sem equipamentos quanto as nanopartículas. Estamos preparados para conter um “vazamento” de nanopartículas? Estamos preparados mesmo para identificá-las? E se identificadas, podem ser removidas do meio ambiente? A resposta é: assim como cresce sem parar a lista de materiais nanoestruturados disponíveis, cresce a literatura acerca dos modos de torná-los seguros. Na verdade, a preocupação com os potenciais efeitos tóxicos e ambientais de um material nanoestruturado começa antes mesmo deste ser produzido. Dá-se prioridade a materiais atóxicos e biodegradáveis. Os biodegradáveis são aqueles materiais que, quando expostos ao meio ambiente ou administrados a algum organismo, são rapidamente eliminados, gerando produtos que muitas vezes são até mesmo utilizados como substratos energéticos por organismos vivos. Para a administração a humanos, o uso de materiais atóxicos é condição essencial para até mesmo iniciar a sua produção.

Biodegradabilidade e atoxicidade são palavras que não podem escapar aos pensamentos de um nanocientista.
(Carroll e Gunsch, Photonic, 2010. Disponível em: http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=44805)

A nanotecnologia gerou materiais totalmente novos mas cujo caminho de eliminação do meio ambiente pode ser o mesmo de vários materiais que existem há milhões de anos. Há apenas de se aproveitar estes caminhos, estes escapes, para que não haja danos ao meio ambiente.

Fumaça congelada em aerogel

Um monolito de aerogel repousa sobre a planta.

Imagine um tubo de 1 metro de raio e 5 quilômetros de comprimento. Você poderia se locomover dentro do tubo, sem dificuldades. Acredito até que muitos presidiários dariam uma fortuna se você passasse tal tubo por debaixo dos muros de suas residências. Agora, voltando ao tubo, reduza-o às medidas de um fio de cabelo – que tem suas dimensões cerca de 20 mil vezes menores em relação ao tubo inicial. Agora, reduza este fio de cabelo numa proporção um pouco maior que a utilizada para reduzir aquele tubo quilométrico:  umas 30 mil vezes. Pois bem, agora chegamos aonde o escopo do blog quer: a escala nanométrica. Bem, na verdade, o comecinho inferior desta escala. Agora, ao invés de cabelos, temos que utilizar como exemplos os nanotubos de carbono (veja a figura abaixo).

Nanotubos de carbono. A) Nanotubo monofolhado. B) Nanotubo multifolhado.
(Hirsch A. F. Angew Chem. 2002;114:1933–1939)

Os nanotubos de carbono são, ao lado das nanopartículas de prata, vedetes do mundo nano. E a fama deles não vem apenas do tamanho, mas é uma combinação deste com a sua dureza e as suas propriedades elétricas, totalmente diferentes das que são obtidas com os derivados de carbono convencionais.

Uma das bolas da vez na área veio da University of Central Florida, dos Estados Unidos. Pesquisadores de lá conseguiram recentemente sintetizar um novo tipo de “fumaça congelada” utilizando nanotubos de carbono multifolhados (nanotubos de carbono contendo, em seu interior oco, nanotubos de carbono adicionais – ver nanotubo B na figura acima). Esta "fumaça congelada" é tecnicamente denominada aerogel. As propriedades deste material são de encher os olhos.

Aerogel de nanotubos de carbono multifolhados visto com microscópio. Um gel nada mais é do que uma estrutura formada pela retenção de um líquido por uma rede tridimensional sólida. A estrutura do aerogel é diferente daquela do gel convencional basicamente pelo fato de o ar substituir o líquido dentro da rede 3D
(fonte: http://www.aerogel.org/?p=945)

Um monolito de aerogel. Baixíssima densidade.

Um tijolo pesando 2,5 kg é suportado por um bloco de aerogel de nanotubos de carbono de apenas 2 g.
(Fonte: www.stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html)

A densidade deste novo aerogel é de 4 mg/ml (CNTP), acredite.  É a menor densidade já atingida para este material. Para que você tenha noção, caro navegante, em relação a este aerogel de nanotubos a densidade da água é cerca de 250 vezes maior, enquanto a densidade do ar atmosférico seco é cerca de apenas 3 vezes menor! Essa baixíssima densidade foi obtida através do aumento da força de interação entre os nanotubos da rede 3D do aerogel. Quanto maior a força desta interação, menor a quantidade de nanotubos necessária para a formação e manutenção da rede tridimensional, e maior a quantidade de espaços vazios (ou melhor, cheios de ar) que pode ser mantida na estrutura.

Qual a serventia deste material? A lista de aplicações não para de crescer. Este material tem potencial para ser utilizado como/em isolante térmico de alto desempenho (figura abaixo), condutor elétrico sensível à pressão (este material pode ser comprimido, repetidas vezes, para 5% do seu volume original e retornar ao volume inicial sem perder sua forma; o interessante é que mudanças em seu volume mudam significativamente a sua condutância elétrica), suporte para catalisadores (imagine a enorme área de contato de um catalisador, disposto sobre os nanotubos, com os substratos de uma reação nesta finíssima rede 3D), bateria de alto desempenho, conversor de energia, etc. A NASA (a agência aeroespacial estadounidense), particularmente, tem financiado muitas pesquisas com os aerogéis, visto que este material tem demonstrado potencial para ser utilizado em diversos equipamentos aeroespaciais.

Aerogéis são excelentes isolantes térmicos, visto que com este tipo de material é possível manter uma enorme quantidade de camadas finíssimas de espaço livre separando o parco material sólido da rede 3D. A condutividade térmica é, portanto, baixíssima.
(Fonte: www.stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html)

Fontes: Zou et al., ACS Nano (2010) 4, 7293. Ver também o sítio www.stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html