ENTREVISTAS

A propósito da Nanotecnologia
Texto Completo da Entrevista do Prof. Oswaldo Luiz Alves ao Jornalista Eduardo Geraque, da Gazeta Mercantil de São Paulo. Esta entrevista foi realizada pela Internet.

EG - No texto da conferência de Paris, fica claro que a nanotecnologia já exisitia muito antes de todas as atenções da mídia se voltarem para ela. Esta espécie de boom ocorreu devido à um determinado fato (como a bomba atômica citada na palestra), ou o processo foi ocorrendo ao longo dos anos na medida em que novos resultados foram surgindo?

OLA - Certamente a nanotecnologia já existia muito antes de fazer parte do espaço mediático. Há pelo menos 30 anos, vários grupos no mundo desenvolviam pesquisas na direção da miniaturização, sobretudo de sistemas eletrônicos, nanopartículas, sistemas nanoparticulados, etc. É importante mencionar que a eletrônica já trazia em seu arsenal as idéias de tratar o "muito pequeno". Provavelmente o filme "Viagem Fantástica" (Fantastic Voyage) de 1966, baseado no livro de Isaac Asimov, tenha sido um dos primeiros a "revelar" tais idéias ao grande público. Voltando à questão da eletrônica e, mais precisamente, da microeletrônica, não é difícil ver que esta permitiu não só a construção do transistor, mas também tudo o que se seguiu a ele: microprocessadores, chips e sistemas de controle, todos com base no disciplinamento do movimento dos elétrons no silício, hoje a base dos equipamentos que processam informações. Atualmente, graças a esta tecnologia podem ser construídos estruturas com dimensões menores que 100 nanometros (1 nanometro= 10^-9 metros). Não obstante tal miniaturização estas dimensões são muito grandes, quando se considera a escala dos átomos e moléculas. Richard Feynman, destacado físico americano, já em 1959 chamava atenção para o fato de que, na dimensão atômica, se está trabalhando com leis diferentes e, assim, devem ser esperadas coisas diferentes: novos tipos de efeitos e novas possibilidades. Foi em 1974 que Norio Taniguchi cunhou o termo Nanotecnologia, que abarcava em seu significado máquinas que tivessem níveis de tolerância inferiores a um mícron. Acreditamos que alguns acontecimentos importantes permitiram a percepção da relevância da nanotecnologia: o trabalho de Gerd Binnnig e Heinrich Rohrer, criadores do microscópio eletrônico de tunelamento (scanning tunneling microscope), que permitiu o imagiamento de átomos individuais, em 1981; a descoberta dos fulerenos, por Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smalley, em 1985; a publicação do livro de Eric Drexler, Engines of Creation que, efetivamente, popularizou a nanotecnologia. Seguiram-se a estes, o feito de Donald Eigler ao lograr escrever o nome IBM, em 1989, com átomos individuais do elemento xenônio e a descoberta dos nanotubos de carbono, feita por Sumio Iijima, no Japão, em 1991. Tais descobertas, aliadas às perspectivas que admitiam a nanotecnologia como "uma nova revolução científica", foram os ingredientes que levaram a administração Clinton lançar, em 2000, no California Institute of Technology, a National Nanotechnology Initiative, a qual proporcionou um volume de investimentos da ordem de 495 milhões de dólares dando, também, uma visibilidade extraordinária a este campo de pesquisa, fartamente explorada pela mídia. O programa acabou por fazer com que Europa e Japão, acabassem por montar programas ambiciosos, baseados na aceitação de que a nanotecnologia seria da maior importância para as nações industrializadas dentro de um horizonte de futuro próximo.

EG - Na teoria, a nanotecnologia poderá fazer coisas mirabolantes, como está citado no trecho referente às aplicações. Porém, hoje em dia, os cientistas ainda estão resolvendo os vários problemas metodológicos que surgem a cada nova tentativa ou já existem aplicações comerciais (ou não) da nanotecnologia sendo usada em larga escala?

OLA - Realmente, a nanotecnologia pode fazer coisas mirabolantes... na teoria, como você mesmo diz. Grande parte das proposições da aplicação da nanotecnologia (alguns chamam de especulações) vem das colocações feitas por Drexler em suas diferentes obras, sobretudo em Unbounding the Future: The Nanotechnology Revolution, publicada em 1991. Muitas das colocações feitas neste livro têm recebido várias críticas, sobretudo os chamados "nanorobôs" [robôs em escala nanométrica, que figuram em muitas visões especulativas da nanotecnologia]. Alguns pesquisadores, dentre eles Smalley, ganhador do Prêmio Nobel pela descoberta dos fulerenos, fala até mesmo da necessidade de se "desnanorobotizar" o campo. Dada a grande abrangência da nanotecnologia, fica ainda difícil visualizar todas as dificuldades metodológicas. Não resta a menor dúvida de que existem vários problemas metodológicos que precisam ser transpostos. Quanto a aquilo de que estamos mais próximo - a Nanotecnologia Molecular -, os problemas vêm sendo resolvidos à medida que aparecem, através do desenvolvimento e aprimoramento de técnicas microscópicas (microscopias eletrônicas de alta resolução: transmissão, força atômica e tunelamento); novas metodologias de síntese (síntese moldada e mecanosintética), desenvolvimento de métodologias de análise química e física com resolução espacial, entre outras. É claro que, resolvido o problema científico propriamente dito, resta ainda o tecnológico, ligado à produção em massa dos insumos ou dispositivos.
Quanto à questão da aplicação em larga escala, salvo melhor juízo, desconhecemos exemplos. Entretanto, recentemente foi publicado um número especial do Scientific American (setembro de 2001), totalmente dedicado à nanotecnologia, que aponta algumas aplicações comerciais em catálise (ExxonMobil), armazenagem de dados (IBM), liberação de drogas (drug release) (Gilead Sciences), manufatura de matérias-primas (Carbon Nanotechnologies) e melhoria de materiais convencionais (Nanophase Technologies), entre outras. Existem ainda várias empresas nos Estados Unidos, e principalmente no Japão que estão testando nanotubos de carbono em monitores de tela plana, aditivos para plásticos de engenharia, eliminação de interferências eletromagnéticas, pontas-de-prova funcionalizadas para microscópios de força atômica, produção de baterias, aplicações farmacêuticas.
No caso dos nanotubos e acreditamos ser válido para outras sub-áreas da nanotecnologia, duas questões se colocam como cruciais: preço e difícil produção comercial. Em março de 2001 estimava-se o preço do custo dos nanotubos em 500 dólares a grama, ou seja, 500.000 dolares o kilo! Segundo Smalley os nanotubos somente tornar-se-ão uma commodity se o preço estiver próximo ou menor que 20 dolares o kilo. A questão preço/produção dos "novos carbonos", entretanto, parece que irá sofrer drástica modificação nos próximos 4 anos, motivada por dois aspectos. O primeiro é que a patente dos nanotubos deverá expirar em 2005, o que está fazendo com que haja uma intensificação da submissão de patentes, sobretudo no Japão, onde muitas empresas querem estar entre as primeiras a depositar seus próprios métodos de fabricação. O segundo, também vem do Japão, onde o Grupo Mitsubishi anunciou nova empresa para a fabricação em massa de fulerenos, prevendo, para 2004, uma produção de cerca de 1500 toneladas/ano, o que tornará possível reduzir o preço atual de 10 a 100 vezes.

EG - Se não entendi errado os textos que tive acesso, quando falamos de problemas metodológicos estamos falando de temperatura principalmente, ou esta não é a maior barreira até agora? Ou a questão do mecanismo em si também teria muita importância por causa da velocidade de construção dos objetos, como no caso da folha de papel?

OLA - A questão que você coloca tem vários aspectos. Muitos deles ligados a conceitos e colocações consideradas muito especulativas. Realmente não tenho os elementos para uma análise aprofundada e abrangente. Todavia, enquanto químico, vejo a possibilidade da síntese mecanosintética como muito interessante. Ela poderia ser considerada como uma nova maneira de fazer moléculas, com a precisão de átomo a átomo, ou seja, os átomos seriam manipulados um a um, com precisão atômica. Dentro desta perspectiva, os processos de reação química não seriam mais controlados por difusão, pois o transporte dos reagentes seria feito por via mecânica; quanto à seletividade dos sítios a mesma não estaria sujeita a influências estruturais e, sim, teríamos o controle direto da posição; os meios de reação seriam substituídos pelo vácuo, ao invés de soluções; as reações intermoleculares seriam estritamente controladas, evitando-se a formação de misturas e, finalmente, a dimensão típica do produto que, numa reação convencional, é de 10-100 átomos, na mecanosíntese poderia atingir 10¹⁰ átomos. Apesar de todas as dificuldades para se atingir este estágio, não deixa de ser uma proposta instigante e desafiadora para um químico moderno e, certamente, teria implicações impensáveis para a indústria química.

EG - Em termos "politicamente correto" a nanotecnologia, pelo que li, também tem uma importância muito grande do ponto de vista ecológico. Agora, como o senhor sente isto hoje? Esta questão realmente ajuda a impulsionar a área ou isto é apenas um ponto positivo a mais na lista desta área?

OLA - Esta questão está muito ligada à anterior. Vários autores defendem a idéia de que a potencialidade de se manipular a matéria, em nível individual de átomos e moléculas, em princípio poderia dar-nos a possibilidade de termos um controle sobre nossas tecnologias, controle muito maior do que temos hoje, mudando a idéia de que a poluição é o preço que temos que pagar pelo progresso. Dentre tais autores podemos mencionar Cristopher Lampton, autor de Nanotechnology Playhouse, que enfatiza que o controle poderia não só acabar com a poluição e a destruição ambiental, mas também oferecer uma ferramenta que permite fazer a limpeza dos danos já causados. Por sua vez, Drexler refere-se à nanotecnologia como uma "green technology". Sem dúvida este é um apelo muito grande e poderá direcionar novos interesses de pesquisa mas, no momento, ainda se afigura como hipótese distante.

EG - A Science citou no texto que ela explica a escolha desta área como a mais evoluída do ano vários trabalhos sobre nanotubes, nanowires, nanocircuits e assim por diante. Na verdade, só queria reforçar uma pergunta feita acima de que, tudo isto, refere-se ainda a metodologia empregada pelos cientistas em seus laboratórios para que se chegue a uma maior eficiência na manipulação dos atómos, ou não? Os nanotubos de carbono, por exemplo, já teriam alguma aplicação prática por si só?

OLA - A pergunta que você faz é bastante interessante e me permite tecer comentários sobre um ponto, a meu ver da maior importância. Trata-se da interferência construtiva de várias disciplinas de conhecimento conexo, em particular de duas: Química Supramolecular e Nanotecnologia, dando origem à Eletrônica Molecular, também conhecida como, moletrônica (molectronics), ou seja, a idéia de que componentes individuais de circuitos podem ser formados por moléculas. Veja que aqui o desenvolvimento da miniaturização vai na direção de uma escala reduzida, na qual o aumento da funcionalidade é obtido pelo controle das arquiteturas moleculares ou supramoleculares. É importante ter em mente que estamos trabalhando não só com tamanhos nanométricos mas também com populações pequenas de indivíduos (moléculas ou partículas), o que faz com que as propriedades ópticas, eletrônicas, magnéticas e de reatividade sejam drasticamente alteradas em relação aos materiais extendidos (bulk). Portanto, não se trata somente de uma questão de maior ou menor eficiência na manipulação de átomos e moléculas, mas sim de tirar partido de propriedades cooperativas, auto-organização, reconhecimento molecular, engenharia de cristais, etc., particularmente importantes na fabricação de sensores que permitam, por exemplo, o seqüenciamento de bases do DNA, por meio de monitoramento através do reconhecimento molecular, como nos sistemas microeletromecânicos (MEMS) e microópticomecânicos (MOMS). Certamente a Science está, também, fazendo referência, ao interesse dos químicos em construir entidades, cada vez menores, capazes de transmitir informações para a interface de dois eletrodos, cuja secção é da ordem de um nanômetro. Dentre as diferentes técnicas já utilizadas destaca-se aquela desenvolvida por J. Fraser Stoddard, da Universidade da Califórnia, que faz uso dos rotaxanos [rota (roda) + axis (eixo)] e catenanos [catena (cadeia)], supramoléculas provenientes da associação de duas moléculas, que interagem de modo específico e reversível, por forças fracas, utilizando dois sítios diferentes de reconhecimento molecular. Tais sistemas permitiram preparar os primeiros microprocessadores e, tirando partido da obtenção de uma linguagem binária, abrir o caminho para o computador molecular. No caso dos nanotubos, já se conta com várias aplicações práticas (o que não quer dizer que já exista um produto comercial), tais como: deteçção de gases tóxicos, pilhas de combustível, nanotubos supercondutores, transistores a base de nanotubos, músculos artificiais, nanopinças, canhões de elétrons, pontas-de-prova funcionalizadas para reconhecimento de grupos químicos, fios condutores e semicondutores, etc.

EG - Finalmente uma última questão. Como o meu objetivo no texto vai ser também passar um enfoque brasileiro da nanotecnologia, gostaria de discutir algo que sempre surge quando se fala em ciência de ponta aqui dentro. A metodologia mais evoluída, nos próximo anos, poderá sair dos nossos laboratórios ou será que as empresas multinacionais instaladas aqui é que "importarão" este conhecimento na opinião do senhor? Além disso, teria alguma aplicação, mais indicada apenas para o Brasil, da nanotecnologia? Isto poderia se desenvover em breve?

OLA - Na minha opinião, já existem diversos grupos de pesquisa que trabalham com diferentes aspectos da nanotecnologia, tendo adquirido sua competência através de vários anos de trabalho nas áreas de Química, Física, Biologia e Engenharia. Além disso, o país já dispõe de instrumentação que permite fazer uma abordagem moderna dos problemas. Talvez o que nos falte seja uma cultura de atividade multidisciplinar, a meu ver fundamental para o desenvolvimento conseqüente da área, para que cheguemos a eventuais produtos com forte conteúdo nanotecnológico. O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, acaba de formar uma rede de nanotecnologia que, certamente, deverá permitir experimentar a muldisciplinaridade e criar uma cultura de complementaridade entre os diferentes grupos e instituições. Entretanto, parece-me oportuno enfatizar que esta atividade deve ir muito além do prestigiado rótulo, ou seja: é preciso que se traga o estado da arte e a excelência de cada área específica do conhecimento colocando-os a serviço da construção do trabalho multidisciplinar. Não nos equivoquemos: ainda não temos nanotecnólogos! Temos, sim, excelentes químicos, físicos, biólogos e engenheiros, aptos a viver a grande experiência da nanotecnologia, carregando todo o seu lastro, sob pena de ameaçarmos uma base científica importante e já construída. Em meu caso particular, considero-me um químico que elegeu os sistemas nanoscópicos como base de seus interesses. Acredito, realmente, que esta tecnologia poderá sair de nossos laboratórios, concretizando-se na forma de patentes e produtos. Tal convicção vem do fato de que está praticamente tudo por fazer e de que há sintomas importantes, em nosso país, de que estamos paulatinamente saindo do estágio de realização de uma pesquisa reflexa, para uma aderência dos conhecimentos gerados, identificados a problemas nacionais crônicos ou emergentes. É claro que também importaremos conhecimento e tecnologia. Nem há como não fazê-lo.
Quanto à aplicação mais adequada, para o Brasil, a resposta não é fácil. Se fôssemos avaliar a tendência mundial, destacaríamos as áreas de eletrônica e biomedicina, com maior ênfase em países que já dominam as tecnologias de semicondutores e da fabricação de dispositivos. Em tais casos as oportunidades incluiriam sensores médicos e ambientais, dispositivos para diagnóstico e para análise química, dentro de uma perspectiva de baixo custo e aplicação massiva. Considerando a capacitação científica existentes no país, avaliamos com potencial os materiais semicondutores ou não nanoparticulados, materiais nanoporosos e nanocompósitos, novas formas de carbono, supramoléculas, sensores biológicos, nanopartículas metálicas, ilhas quânticas (quantum-dots) e sistemas auto-organizados (látex e emulsões).

EG- Uma última coisa que me ocorreu. Se eu estiver certo, a nanotecnologia ainda está em um estágio anterior, por exemplo, ao do genoma. Neste segundo campo do conhecimento a "fase de calibragem da metodologia" já passou. Agora, com os proteomas da vida já será possível se dar um passo a frente. Correto? Esta comparação seria válida professor? Ou, de repente, a nanomedicina por exemplo poderia se desenvolver primeiro que a nanoeletrônica ou vice-versa? Caso isto seja possível, os grandes métodos destas duas áreas então são diferentes?

OLA - Acho que temos uma situação bastante diferente na nanotecnologia, dada sua abrangência, que passa pelas ciências básicas e chega à tecnologia e aplicações. As dinâmicas de cada sub-especialidade são ditadas por diversas circunstâncias e pela identificação e superação de diferentes "gargalos". Neste momento, todos estão trabalhando muito e correndo cada vez mais. Contudo, os planejamentos e definições de metas, na nanotecnologia, como de resto em toda a ciência, a serendipitia, o acaso, também é parte integrante do processo.

Nota do Managing Editor: Entrevista feita pelo jornalista Eduardo Geraque (via
Internet), da Gazeta Mercantil de São Paulo, em 23 de dezembro de 2001, citada no artigo: "A Desconstrução do Mundo", publicado na Gazeta Mercantil de 04 de Janeiro de 2002, Caderno Fim de semana, Secção Ciência e Saúde, de autoria de Eduardo Geraque, pg. 4.