terça-feira, 22 de junho de 2010

Nanotubos aumentam capacidade de baterias de lítio


Eletrodos de nanotubos
Um dos maiores problemas para a popularização dos automóveis elétricos é o desenvolvimento de baterias mais eficientes e de menores tamanho e custo.
Um grupo de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, acaba de encontrar uma possível de solução para esse desafio, com base na nanotecnologia.
Os pesquisadores verificaram que usar nanotubos de carbono como eletrodos em uma bateria de íons de lítio levou a um aumento muito expressivo - de até dez vezes - na capacidade energética de uma bateria do tipo usada atualmente.
Nanoeletrodos
Segundo os cientistas, os nanoeletrodos podem ter muitas aplicações, inicialmente em pequenos aparelhos e, futuramente, em produtos que exigem maior quantidade de energia armazenada para funcionar, como automóveis.
Para produzir o novo material, o grupo do MIT usou um método de fabricação por camadas, no qual o material utilizado como base foi mergulhado seguidamente em soluções contendo nanotubos de carbono tratados com compostos orgânicos simples que produzem cargas positivas ou negativas.
Quando as camadas são alternadas na superfície, elas se unem fortemente, por causa das cargas complementares, levando à produção de um filme estável e durável.
Como funcionam as baterias de lítio
Baterias como as de íons de lítio, muito comuns em aparelhos eletrônicos portáteis, são feitas de três componentes básicos: dois eletrodos (o negativo anodo e o positivo catodo) separados por um eletrólito (um material condutivo por meio do qual partículas carregadas - os íons - podem se mover facilmente).
Quando essas baterias estão em uso, íons de lítio carregados positivamente deslocam-se pelo eletrólito em direção ao catodo, produzindo uma corrente elétrica.
Quando são recarregadas, uma corrente externa faz com que esses íons se movam na direção oposta e ocupem os espaços no material poroso do anodo.
No novo eletrodo, nanotubos de carbono - folhas de átomos de carbono enroladas em tubos com bilionésimos de metro - se uniram fortemente em uma estrutura porosa. Os nanotubos também podem armazenar na sua superfície grande quantidade de íons de lítio, o que faz com que as estruturas possam atuar como eletrodos positivos em baterias.
Automontagem eletrostática
"Esse processo de automontagem eletrostática é importante por que, geralmente, nanotubos de carbono em uma superfície tendem a grudar uns nos outros em espécies de pacotes, diminuindo a superfície total onde pode ocorrer as reações", disse Paula Hammond, professora de química do MIT e um dos autores do estudo.
Ao incorporar moléculas orgânicas nos nanotubos, os pesquisadores conseguiram reuni-los em uma forma com alto grau de porosidade, mesmo com um grande número de nanotubos.
Além da maior potência de saída, os eletrodos feitos de nanotubos de carbono apresentaram elevada estabilidade. Após 1 mil ciclos de carga e descarga para testar as baterias, não houve, segundo o estudo, mudança observável na performance do material.


Bibliografia:High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodesSeung Woo Lee, Naoaki Yabuuchi, Betar M. Gallant, Shuo Chen, Byeong-Su Kim, Paula T. Hammond, Yang Shao-HornNature Nanotechnology20 June 2010Vol.: Published onlineDOI: 10.1038/nnano.2010.116

sexta-feira, 18 de junho de 2010

Descoberto novo fenômeno elétrico em nanoescala


Cientistas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, descobriram que, na escala da nanotecnologia, os fenômenos elétricos mostram comportamentos diferentes, com possibilidade de exploração tecnológica imediata.
Ruptura dielétrica
No mundo em macroescala, os materiais chamados condutores elétricos efetivamente transmitem eletricidade.
Já os materiais chamados isolantes, ou dielétricos, não conduzem eletricidade - a não ser que sejam submetidos a uma tensão extremamente alta, a chamada tensão de ruptura dielétrica.
O problema é que, como acontece quando um raio cai em uma árvore - a madeira é um isolante - o rompimento do dielétrico danifica irreversivelmente o material por onde a eletricidade finalmente passa na base da força bruta.
Barreira dielétrica
A equipe do professor Alan Hunt demonstrou que, em nanoescala, ruptura dielétrica não causa danos ao material.
Uma minúscula fita de vidro mantém totalmente a sua integridade estrutural mesmo depois que a tensão elétrica é elevada a um nível suficiente para forçar que a corrente a atravesse.
"Este é um fenômeno novo, um fenômeno físico verdadeiramente em nanoescala," disse Hunt. "Em escalas maiores ele não funciona. Você só obtém um aquecimento extremo e danos ao material."
Devido às pequenas dimensões dos materiais em nanoescala, não apenas a tensão de ruptura do dielétrico é muito menor do que o material maciço, mas também o calor gerado dissipa-se de forma extraordinariamente rápida, não dando tempo para que o material seja danificado.
Fios de vidro líquido
Devido ao seu comportamento inusitado, os pesquisadores chamaram as fitas de vidro de eletrodos de vidro líquido.
As fitas de vidro líquido podem ser a melhor solução para a integração de funcionalidades eletrônicas aos biochips e microarrays, minúsculos laboratórios ultracompactos, não maiores do que um chip de computador, capazes de fazer em instantes análises clínicas que hoje levam horas ou dias.
A maioria desses microlaboratórios precisa de uma fonte de energia para funcionar e para alimentar seus sensores. Inserir fios em dispositivos desse tamanho, contudo, torna sua fabricação muito mais cara e complicada.
A substituição dos fios por segmentos específicos de vidro, o mesmo material do restante do biochip, pode ser um grande facilitador.
"O projeto dos dispositivos microfluídicos é limitado por causa do problema de energia," disse Hunt. "Agora nós podemos construir os eletrodos diretamente no dispositivo."
Fluidos iônicos
Para não precisar usar fios para rotear a eletricidade no interior dos biochips, a equipe de Hunt "desenha" microcanais ao longo dos quais fluidos iônicos conduzem a eletricidade no interior do biochip.
Para evitar contaminação, contudo, o líquido iônico não pode entrar em contato com a amostra sendo examinada. Por isso, os canais condutores de energia terminam antes do ponto da medição, sendo separados das amostras biológicas por uma finíssima lâmina de vidro.
Graças ao fenômeno agora descoberto, essa membrana pode ser construída de forma a permitir a transmissão da eletricidade, apresentando uma tensão definida de ruptura dielétrica, eliminando a complicação dos fios de ouro normalmente utilizados e o risco da contaminação.
Como o material em nanoescala não é danificado, o biochip pode ser utilizado inúmeras vezes.
Bibliografia:Liquid glass electrodes for nanofluidicsSanghyun Lee, Ran An, Alan J. HuntNature Nanotechnology16 May 2010Vol.: Published online before printDOI: 10.1038/nnano.2010.81
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Anticorpos sintéticos


Logo depois da ciência ter apresentado uma célula com DNA sintético, que muitos chamaram de "vida artificial", agora um outro grupo de cientistas anuncia a criação do primeiro anticorpo sintético.
Um grupo de pesquisadores do Japão e dos Estados Unidos criou uma versão artificial, sintética, de proteínas produzidas pelo sistema imunológico humano capazes de reconhecer e lutar contra infeccões e substâncias estranhas que entrem na corrente sanguínea.

Vírus, bactérias e alergias
A descoberta, sugerem eles em um artigo do jornal da American Chemical Society, é um avanço rumo ao uso médico de simples partículas de plástico que podem ser adaptadas para combater uma série de "antígenos problemáticos".
Esses antígenos incluem qualquer coisa, de vírus e bactérias causadores de doenças, até as incômodas proteínas que causam reações alérgicas ao pólen, à poeira doméstica, a determinados alimentos, à hera venenosa ou a picadas de abelhas.

Nanopartículas
No artigo, Kenneth Shea, Yu Hosino e seus colegas da Universidade da Califórnia referem-se a uma pesquisa anterior, na qual eles desenvolveram um método para construir as nanopartículas de plástico que imitam os anticorpos naturais em sua capacidade de grudar em um antígeno.
Nanopartículas, atualmente o produto mais conhecido da nanotecnologia, são minúsculos aglomerados de matéria com dimensões 50.000 vezes menores do que a espessura de um fio de cabelo humano.
Melitina
O antígeno usado na pesquisa foi a melitina, a principal toxina do veneno das abelhas.
Os cientistas misturaram a melitina com pequenas moléculas chamadas monômeros e, em seguida, induziram uma reação química que liga esse blocos básicos em longas cadeias, e as solidificaram.
Quando as pequenas esferas plásticas endurecem, os pesquisadores eliminam quimicamente o veneno, deixando as nanopartículas com pequenas crateras com a forma exata da toxina, exatamente como se você colocar o pé em um cimento fresco e deixá-lo endurecer.
Anticorpos artificiais
Nesta nova pesquisa, juntamente com o grupo de Naoto Oku, da Universidade de Shizuoka, no Japão, o grupo comprovou que os anticorpos plásticos de melitina funcionam exatamente como os anticorpos naturais quando são inseridos na corrente sanguínea de animais vivos.
Os cientistas aplicaram injeções letais de melitina em camundongos - a melitina "rasga" e mata as células.
Os animais que receberam imediatamente uma injeção com os anticorpo artificiais apresentaram uma taxa de sobrevivência significativamente maior do que aqueles que não receberam as nanopartículas.
Alvos
Essas nanopartículas poderão ser fabricados para uma grande variedade de alvos, afirma Shea.
"Isso abre as portas para pensarmos seriamente em usar essas nanopartículas em todas as aplicações onde os anticorpos são utilizados," conclui ele.
Os cientistas não preveem ainda o início dos testes dos anticorpos artificiais em humanos.

Bibliografia:Recognition, Neutralization, and Clearance of Target Peptides in the Bloodstream of Living Mice by Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles: A Plastic AntibodyYu Hoshino, Hiroyuki Koide, Takeo Urakami, Hiroaki Kanazawa, Takashi Kodama, Naoto Oku, Kenneth J. SheaJournal of the American Chemical SocietyJune 2010Vol.: 132 (19), pp 6644-6645DOI: 10.1021/ja102148f

Extraido de:

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=anticorpos-artificiais&id=010165100611

segunda-feira, 14 de junho de 2010

Para ser nano tem que pensar grande



Quantas vezes uma boa ideia deixa de prosperar por falta de incentivo e recursos públicos? Essa triste realidade ainda é comum em muitas instituições de ensino superior do Brasil, com o propósito de reverter esse triste cenário é que o Centro Universitário Franciscano (Unifra) visa se tornar referência na produção de produtos nanocosméticos. Mas o que são os nanocosméticos? Antes disso, o que é a nanotecnologia? Bem, sobre esta última pergunta, a professora e doutora em física com projetos na área de nanotecnologia e pró-reitora de pós-graduação, pesquisa e extensão da Unifra, Solange Binotto Fagan, diz que a “nanociência é um mundo que trata da ciência dos estudos das propriedades de materiais em escala nanométrica, ou seja, uma escala equivalente a um bilionésimo do metro”. A nanotecnologia, que é a aplicação prática da nanociência, está associada a inúmeras áreas, desde a medicina, física, química, biologia, eletrônica, ciência da computação, e engenharia de materiais, e por aí segue. Mas quais as razões para escolher a linha de produtos cosméticos? Primeiramente por ser um mercado lucrativo e dinâmico, e segundo, por hoje, ainda se saber muito pouco sobre os riscos e os cuidados à saúde do homem que já utilizam estes tipos de produtos que possuem em sua fórmula nanopartículas.
O ramo da linha cosmética deverá gerar até o ano de 2012 em todo o mundo o valor de US$ 2 trilhões de dólares, com a possibilidade deste montante dobrar. Para que a economia do Brasil e consequentemente de Santa Maria possa ficar com parte desta fatia de recursos, além de criar produtos inovadores e ganhar prestígio no mundo científico, é preciso inovar e ter espírito de empreendedorismo. Para isso, a Unifra pretende tirar a ciência brasileira da condição ainda incipiente na nanotecnologia. De que maneira? Com a aproximação entre universidades e iniciativa privada – esta é uma prática corrente em várias partes do mundo. A exemplo dos Estados Unidos, este modelo proporcionou ao vizinho norte-americano um sem-número de ganhos para toda a sociedade daquele país, bem como para o mundo. A intenção, ao que tudo indica, deverá ser assimilada aqui pelos trópicos. Esse é o propósito da faculdade franciscana. Para isso, a instituição de ensino superior de Santa Maria encontrou no Ministério da Ciência e Tecnologia, um aliado, por meio da Secretaria de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Ministério que destinará para o Centro de Inovação em Nanocosméticos (CIN) o valor de R$ 10 milhões.
Vale do Silício – Ainda é tudo muito recente, até porque a rede de Centros de Inovação em Nanoscométicos (CIN) deverá iniciar a operar de fato em 2011, mas já para o segundo semestre a Unifra irá coordenar as ações de gestão da rede CIN com a participação de universidades, de instituições de pesquisa, laboratórios e pesquisadores de todo o Brasil. Não é pretensão, mas se pode associar o CIN à iniciativa do Vale do Silício, iniciada no estado da Califórnia na década de 50, que gerou desenvolvimento ao conciliar ciência e empreendedorismo. Por aqui o primeiro passo já foi dado em 2007 quando a doutora Solange encampou a ideia de fazer com que Santa Maria fosse a primeira cidade do país a ter um mestrado interdisciplinar em Nanociências. Agora, pouco mais de três anos a Unifra acena com a possibilidade real de inserir a comunidade científica nacional no seleto grupo de países capazes de criar produtos inovadores.
Extraído de: