Glossário de Nanotecnologia

Glossário de Nanotecnologia

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Secretaria de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação Coordenação-Geral de Micro e Nanotecnologias

Pequeno Glossário de Nanotecnologia Setembro de 2006

Presidente da República Federativa do Brasil Luiz Inácio Lula da Silva

Ministro da Ciência e Tecnologia Sérgio Machado Rezende

Secretário de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação Luiz Antonio Rodrigues Elias

Autores Márcio Augusto dos Anjos Eder de Souza Tavares Liana Macedo de Oliveira Alfredo de Souza Mendes

Brasília, Setembro de 2006

O presente trabalho tem por finalidade apresentar e explicar alguns termos freqüentemente utilizados em nanotecnologia. Destina-se a esclarecer, de forma simplificada, alguns conceitos, termos e siglas comumente utilizados em nanotecnologia e que não são familiares ao leitor leigo. As definições são fruto de uma pesquisa preliminar em diversos sites da Internet, por isso podem, em alguns casos, não ser cientificamente exatas ou completas.

1.0 DEFINIÇÕES

AerogelEspécie de espuma, cujo principal componente é o silício. A condutividade térmica dos aerogéis é extremamente baixa, resultando em excelentes propriedades isolantes. São os materiais de menor densidade conhecida. [1]

Aerosol, aerossolSuspensão de partículas pequenas (0,01-10 mícrons) de um sólido ou líquido em um gás. Os raios solares incidem sobre essas partículas e sofrem reflexão, refração ou difusão. Partícula sólida ou líquida, em tamanho de colóide, dispersa em meio gasoso. [1]

AESAcrônimo de Auger Electron Spectroscopy. Uma técnica de espectroscopia. Ver Espectroscopia Auger.

AFMAcrônimo de Atomic Force Microscope ( Microscópio de força atômica)

APCVDAcrônimo de Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition. Processo CVD realizado a pressão atmosférica; normalmente resulta em filme de menor qualidade em relação ao CVD a baixas pressões (LPCVD). Ver CVD

Auto montagemEm soluções químicas, a auto montagem resulta do movimento aleatório de moléculas e da afinidade entre os sítios de ligação. Refere-se também à junção de superfícies complementares na interação nanomolecular. [1]

BioMEMSMEMs utilizados em aplicações biomédicas. Ver MEMS.

BiomiméticaEstudo de estruturas e funções biológicas com a finalidade de gerar produtos artificiais baseados nas propriedades de produtos naturais. [2]

BioNEMSNEMs utilizados em aplicações biomédicas. Ver NEMS. [2]

BiopolímeroPolímero encontrado na natureza. DNA e RNA são exemplos de biopolímeros. Ver Polímero. [1]

BiossensorSensor capaz de detectar substâncias biológicas (p. ex., bactérias, hormônios). Os biossensores geralmente utilizam sensores feitos de materiais biológicos ou que imitam tais materiais. [1]

Bit quânticoVer Ponto quântico

Bottom UpConstruir objetos maiores a partir de blocos estruturais pequenos. A nanotecnologia busca usar átomos e moléculas como blocos estruturais. Muito utilizado na química, para criar estruturas a partir de moléculas. Antônimo de top down. [2]

BuckyballTipo de fulereno. Estrutura de carbono, de forma esférica. Ver Fulereno

Catálise heterogênea Processo químico no qual o catalisador e o reagente se encontram em fases distintas.

Normalmente o catalisador é sólido, e os reagentes e produtos são líquidos ou gases, com a reação catalítica ocorrendo na superfície do sólido. [1]

Catálise homogênea Processo em que o catalisador e o reagente apresentam a mesma fase (geralmente gás ou líquido). A catálise da transformação de moléculas orgânicas por ácidos ou bases é um dos tipos mais comuns de catálise homogênea. [1]

Célula de combustívelDispositivo que permite converter diretamente em energia elétrica a energia de uma reação química. A célula de combustível mais simples gera energia elétrica a partir da “queima” de hidrogênio em uma reação química sem produção de chama. Para “queimar” o hidrogênio a célula de combustível necessita de uma fonte de oxigênio, geralmente obtido do ar. O único subproduto deste tipo de célula é a água. [3]

Cirurgia celularModificação das estruturas celulares utilizando nano-máquinas médicas. [4]

Cirurgia Molecular, Reparo Molecular

Análise e correção física de estruturas moleculares do corpo utilizando nanomáquinas médicas. [4]

CMOSAcrônimo de Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. É um tipo de circuito integrado onde se incluem elementos de lógica digital (portas lógicas, flip-flops, contadores, decodificadores, etc.), microprocessadores, microcontroladores, memórias RAM, etc. Esta tecnologia é complementar à tecnologia de fabricação de transistores MOSFET. Em particular, na tecnologia CMOS o circuito é composto de um transistor MOSFET canal N e um transístor MOSFET canal P, tal como um inversor lógico CMOS. A principal vantagem dos circuitos integrados CMOS é o baixíssimo consumo de energia, embora não sejam capazes de operar tão velozmente quanto circuitos integrados de outras tecnologias. [5]

CNTAcrônimo de Carbon NanoTubes (nanotubos de carbono). Ver Nanotubos de carbono.

ColóidesPartículas sólidas extremamente pequenas, que não se decantam em uma solução ou meio. A fumaça é um exemplo de colóide composto de partículas sólidas em um gás. Os colóides são estados intermediários entre partículas dissolvidas e partículas em suspensão (que se decantam). [1]

CompósitoMaterial constituído de dois ou mais componentes, que apresenta propriedades diferentes daquelas dos seus contituintes. Os compósitos possuem duas fases: uma matriz (fase contínua) e uma fase dispersa (partículas, fibras). O concreto é um exemplo de material compósito, em que o cimento é a matriz e os vergalhões são a fase dispersa. O compósito apresenta propriedades superiores às das fases tomadas isoladamente. [1]

Computador quânticoComputador cujo funcionamento se baseia em propriedades da mecânica quântica, como a sobreposição, resultantes de componentes à escala nanométrica, molecular, atômica e subatômica. Os computadores quânticos poderão revolucionar a industria de computadores em um futuro não muito distante. [2]

Confinamento quânticoAprisionamento de elétrons no interior de nanocristais.

Constante de PlanckConstante fundamental da física quântica, proposta por Max Planck em 1900.

Planck sugeriu que a energia eletromagnética não pode assumir qualquer valor, mas sim valores múltiplos de uma quantidade fundamental de energia, denominada quantum. Essa descoberta marca o início da física quântica, que permite explicar o comportamento de sistemas em escala nanométrica. [6]

Co-polimerizaçãoConsiste na utilização de mais de um tipo de monômero para a produção de um polímero, resultando em um produto com propriedades diferentes daquelas dos monômeros constituintes. [1]

Cristal piezoelétricoCristal dielétrico que gera uma diferença de potencial quando sujeito a esforço mecânico ou que pode mudar de forma quando sujeito a uma diferença de potencial elétrico. [1]

CVDAcrônimo de Chemical Vapour Deposition. Técnica utilizada para a produção de revestimentos superficiais (filmes finos). É o método de deposição mais comum na indústria de semicondutores. O filme é depositado em função de uma reação química entre os reagentes gasosos a elevadas temperaturas na vizinhança do substrato. O produto sólido da reação é depositado na superfície do substrato. Utilizado tanto para deposição de semicondutores (cristalinos ou não), isoladores e metais. São variações do CVD: APCVD (atmospheric pressure CVD; ou seja, CVD à pressão atmosférica), LPCDV (low pressure CVD, ou seja, CVD a baixa pressão), EPCVD (Enhanced Plasma CVD), MOCVD (Metal-Organic CVD), LCVD (laser CVD) e outros. [7]

Defeito de FrenkelDefeito cristalino. Combinação de lacuna com elemento intersticional capaz de deslocar-se em um cristal. [7]

Defeito de SchottkyDefeito pontual em um sólido cristalino. O mesmo que lacuna. [7] Defeitos cristalinosDefeitos (imperfeições) na estrutura de um sólido cristalino. [7]

DendrímeroMoléculas sintéticas poliméricas tridimensionais formadas a partir de um processo de fabricação em nanoescala. Os dendrímeros são construídos a partir de monômeros, adicionando-se novos ramos, passo a passo, até criar uma estrutura em forma de árvore. [6]

DiamantóideEstruturas semelhantes à do diamante, de maneira geral. São estruturas rígidas, com redes tridimensionais de ligações covalentes. Os diamantóides podem ter resistência 100 a 250 vezes superior à do titânio, com densidade muito menor. [2]

Difração de raios-XEspalhamento de raios-X após atravessar um cristal, resultando em um padrão de interferência que é usado para determinar a estrutura cristalina do material.

Direcionamento de drogas, drug delivery

Utilização de componentes físicos, químicos ou biológicos para a liberação controlada de concentrações de um agente terapêutico.

Dispositivo microfluídicoDispositivo que contém um ou mais canais, em que ao menos uma das dimensões é inferior a 1 m. Alguns fluidos normalmente utilizados em dispositivos microfluídicos são: amostras de sangue, suspensões contendo bactérias, proteínas ou anticorpos. As pequenas quantidades necessárias e o preço relativamente baixo dos dispositivos microfluídicos tornam-os interessantes para aplicações biomédicas e clínicas. Uma possível aplicação do campo da microfluídica é a fabricação de kits de diagnóstico portáteis, para uso caseiro, que eliminem a necessidade de análises laboratoriais demoradas. [1]

EBL Acrônimo de Electron Beam Lithography. Uma técnica de litografia. Ver Litografia por feixe de elétrons

EELS Acrônimo de Electron Energy Loss Spectroscopy (espectroscopia por perda de energia de elétron).

Efeito de campoAlteração local do valor normal da concentração de portadores de carga em um semicondutor, induzida por um campo elétrico. [1]

Elétron AugerElétron ejetado de um sólido como resultado de um processo de bombardeio de átomos por íons de alta energia. A energia de um elétron Auger fornece informações sobre o átomo específico do qual ele foi ejetado. [7]

Eletrônica molecularQualquer sistema que contenha dispositivos eletrônicos precisos de dimensões nanométricas, especialmente se construído de partes moleculares mais discretas que os materiais encontrados, hoje em dia, em dispositivos semicondutores. [4]

ElipsometriaMétodo mais comum para medir a espessura de filmes finos. Baseia-se na detecção da mudança de fase de um feixe de luz polarizada ao ser refletido pela superfície. [7]

Emissão de campoEmissão de elétrons da superfície de um condutor metálico no vácuo (ou no interior de um isolante) por influência de um campo elétrico. Na emissão de campo, os elétrons atravessam a barreira de potencial da superfície devido ao efeito quântico de tunelamento. Também conhecida como emissão a frio. Ver tunelamento eletrônico. [1]

EPCVDAcrônimo de Enhanced Plasma Chemical Vapour Deposition. Uma técnica de deposição de filmes finos. Ver CVD.

EpitaxiaCrescimento de uma camada de cristais de determinada substância (mineral, metal) sobre cristais de outra substância, de forma que a orientação cristalográfica da camada formada seja igual à do substrato. [1]

Epitaxia por feixe molecular

Processo de deposição física (baseado principalmente em evaporação), realizado em ultra alto vácuo (menor que 10-8 torr) e com uma temperatura de substrato geralmente abaixo de 800 oC. Devido ao fluxo direto (sem obstáculos) do material a ser depositado e à pureza química da superfície do substrato, é possível obter um crescimento controlado de camadas epitaxiais extremamente finas. É o método de deposição com maior precisão utilizado na área de semicondutores. [7]

Espectrômetro de massaAparelho usado para identificar os tipos de moléculas presentes em determinada substância. As moléculas são ionizadas e forçadas a atravessar um campo eletromagnético, sofrendo deflexão. A partir da deflexão, é possível calcular a massa atômica das moléculas e, portanto, determinar a composição química do material. [1]

Espectroscopia AES, Espectroscopia Auger

Do acrônimo Auger Electron Spectroscopy (espectroscopia de elétrons Auger). Método para caracterização superficial baseado na determinação da energia dos elétrons Auger ejetados por uma superfície sólida bombardeada por íons de alta energia. Só permite a detecção de elementos com número atômico superior a 2. Ver Elétron Auger. [7]

Espectroscopia de fluorescência

Técnica utilizada para medir a interação de energia radiante com a matéria, por meio da passagem, através de um monocromador, de luz emitida por fluorescência, registrando-se o espectro de emissão da fluorescência. [1]

Espectroscopia de Infravermelho por transformada de Fourier

Método de caracterização usado para determinar a composição química de materiais com base nas bandas de absorção de espectro. As amostras devem ser transparentes à radiação infravermelha. [7]

Espectroscopia de massa de íons secundários

Método de caracterização de materiais, em que os átomos ejetados de uma superfície são identificados a partir de suas massas (espectroscopia de massa). [7]

Espectroscopia de ressonância magnética nuclear

Técnica analítica usada para determinar a estrutura de moléculas. Na ressonância magnética nuclear, a molécula é posicionada no interior de um campo magnético intenso, que alinha os núcleos atômicos. Em seguida, é aplicado um campo eletromagnético oscilatório e mede-se a radiação absorvida ou emitida pela molécula. Nem todos os átomos podem ser detectados por NMR, já que os núcleos devem possuir momento magnético não nulo. [1]

Espectroscopia NMRAcrônimo de Nuclear Magnetic Ressonance. Ver Espectroscopia de ressonância magnética nuclear

Espectroscopia RamanAnálise da intensidade do espalhamento Raman, no qual a luz é espalhada ao atravessar um meio e sofre uma alteração de frequência e de fase. As informações resultantes são úteis para determinar a estrutura molecular da substância. [7]

Excimer laserVer Laser de Excímero

Falha de empilhamentoTipo de defeito que ocorre em monocristais. Desalinhamento de planos cristalinos, freqüentemente observado no crescimento epitaxial. [7]

FerrofluidoFluido (normalmente óleo) no qual se encontram em suspensão pequenas partículas de ferro, magnetita ou cobalto. Os ferrofluidos são superparamagnéticos e podem ser movidos com a utilização de campos magnéticos. Foram criados pela NASA para controlar o fluxo de combustíveis líquidos no espaço. [1]

Filme de Langmuir- Blodgett Ver Langmuir-Blodgett

Filme finoMaterial cuja espessura é tão pequena que suas características são determinadas principalmente por efeitos bidimensionais, diferindo das propriedades do material tridimensional (bulk). São muito utilizados em semicondutores. [8]

Fio quânticoOutra forma de ponto quântico; porém, em vez de ser um “ponto” unidimensional, o fio quântico possui duas dimensões – ou seja, possui “comprimento” e permite que os elétrons se desloquem em forma de partícula. São normalmente construídos sobre um semicondutor e (entre outras coisas) são usados para produzir feixes laser de alta intensidade, que podem funcionar em modo pulsado a vários gigahertz. Ver ponto quântico. [2]

Física quânticaRamo da física que se baseia na teoria quântica. As leis clássicas da física geralmente não se aplicam na escala de interesse da nanotecnologia. Assim, os fenômenos que ocorrem à escala atômica devem ser descritos de acordo com a física quântica. Por exemplo, em escala nanométrica os corpos podem seguir trajetórias distintas do que seria previsto pela teoria clássica, uma vez que podem se comportar como onda ou partícula. Isso decorre do fato de que a energia só pode ser emitida ou absorvida pela matéria em unidades discretas, denominadas quanta (quantum, no singular). Ver Constante de Planck. [8]

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