{"id":15056,"date":"2016-10-06T15:11:41","date_gmt":"2016-10-06T15:11:41","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=15056"},"modified":"2022-01-21T15:53:03","modified_gmt":"2022-01-21T18:53:03","slug":"nobel-da-quimica-vai-para-as-menores-maquinas-do-mundo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/nobel-da-quimica-vai-para-as-menores-maquinas-do-mundo\/","title":{"rendered":"Nobel da Qu\u00edmica vai para as menores m\u00e1quinas do mundo"},"content":{"rendered":"

O Estado de S. Paulo<\/a>, 05\/08\/2016<\/p>\n

Tr\u00eas cientistas da Fran\u00e7a, da Esc\u00f3cia e da Holanda, foram laureados por produzir m\u00e1quinas moleculares como min\u00fasculos elevadores e motores em escala nanom\u00e9trica, mil vezes menores que a espessura de um fio de cabelo<\/em><\/p>\n

O Pr\u00eamio Nobel da Qu\u00edmica de 2016 foi concedido nesta quarta-feira, 5, aos pesquisadores Jean-Pierre Sauvage, da Fran\u00e7a, Sir James Fraser Stoddart, da Esc\u00f3cia e Bernard Feringa, da Holanda, por seus trabalhos no design e s\u00edntese de m\u00e1quinas moleculares.<\/p>\n

Os cientistas desenvolveram mol\u00e9culas com movimentos control\u00e1veis, que podem realizar tarefas quando recebem energia. As m\u00e1quinas moleculares, que incluem min\u00fasculos elevadores e motores, t\u00eam escala nanom\u00e9trica, ou seja, s\u00e3o mais de mil vezes menores que a espessura de um fio de cabelo.<\/p>\n

O an\u00fancio foi feito nesta quarta-feira, 4, pela organiza\u00e7\u00e3o que concede o pr\u00eamio, o Instituto Karolinska, na Su\u00e9cia. “O desenvolvimento da computa\u00e7\u00e3o demonstra como a miniaturiza\u00e7\u00e3o da tecnologia pode levar a uma revolu\u00e7\u00e3o. Os laureados com o Nobel de Qu\u00edmica de 2016 miniaturizaram m\u00e1quinas e levaram a qu\u00edmica a uma nova dimens\u00e3o”, declarou o comit\u00ea do Nobel, em um comunicado.<\/p>\n

“As m\u00e1quinas moleculares provavelmente ser\u00e3o usadas no desenvolvimento de coisas como novos materiais, sensores e sistemas de armazenamento de energia”, disse a academia sueca.<\/p>\n

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Foto: Instituto Karolinska<\/figcaption>\"Nobel\"<\/p>\n

O Pr\u00eamio Nobel da Qu\u00edmica de 2016 foi concedido nesta quarta-feira aos pesquisadores Jean-Pierre Sauvage, da Fran\u00e7a, Sir James Fraser Stoddart, da Esc\u00f3cia e Bernard Feringa, da Holanda, por seus trabalhos no design e s\u00edntese de m\u00e1quinas moleculares.<\/p>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Sauvage, nascido em 1944, atua na Universidade de Estrasburgo, na Fran\u00e7a, e \u00e9 diretor em\u00e9rito de pesquisa do Centro Nacional de Pesquisa Cient\u00edfica (CNRS, na sigla em franc\u00eas) no mesmo pa\u00eds. Stoddart, nascido em 1942, leciona qu\u00edmica na Universidade Northwestern, em Illinois (Estados Unidos). Feringa, nascido em 1951, \u00e9 professor de qu\u00edmica org\u00e2nica na Universidade de Groningen, na Holanda.<\/p>\n

O primeiro passo para as m\u00e1quinas moleculares foi dado em 1983, por Sauvage, que conseguiu ligar mol\u00e9culas em forma de an\u00e9is para formar uma corrente. O segundo passo foi dado em 1991, por Stoddart, que conseguiu fazer com que uma mol\u00e9cula se movimentasse controladamente ao longo de um eixo. Em 1999, Feringa foi a primeira pessoa a desenvolver um motor molecular.<\/p>\n

Primeira “pe\u00e7a”. <\/strong>A corrente formada por mol\u00e9culas em forma de an\u00e9is, criada por Sauvage, foi batizada de catenano. Normalmente, as mol\u00e9culas s\u00e3o unidas por fortes liga\u00e7\u00f5es covalentes nas quais os \u00e1tomos de cada uma delas compartilham el\u00e9trons entre si. Mas, na corrente de Sauvage, as mol\u00e9culas ficam livres, ligadas apenas mecanicamente.<\/p>\n

Para realizar o feito, o franc\u00eas usou o conhecimento de sua \u00e1rea de pesquisa, a fotoqu\u00edmica, que permite aos cientistas desenvolver complexos moleculares capazes de capturar energia do sol para ativar rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas.<\/p>\n

Em um desses complexos fotoqu\u00edmicos, ele percebeu que duas mol\u00e9culas ficavam entrela\u00e7adas em torno de um \u00edon de cobre. O cientista usou o \u00edon de cobre para manter juntas uma mol\u00e9cula em forma de anel e outra semicircular.<\/p>\n

Em uma segunda etapa, ligou uma terceira mol\u00e9cula semicircular ao conjunto e conseguiu produzir dois an\u00e9is entrela\u00e7ados, sem liga\u00e7\u00e3o qu\u00edmica entre si, permitindo a constru\u00e7\u00e3o da catenano. Era o primeiro passo para a cria\u00e7\u00e3o das m\u00e1quinas moleculares.<\/p>\n

Para que uma m\u00e1quina seja capaz de realizar uma tarefa, ela deve ser composta de partes que possam se mover em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s outras. Os dois an\u00e9is entrela\u00e7ados preenchiam exatamente essa exig\u00eancia.<\/p>\n

Controle dos movimentos. <\/strong>Com base nos estudos de Sauvage, Stoddart desenvolveu a primeira m\u00e1quina molecular de fato. Ele conseguiu enfiar uma mol\u00e9cula em forma de anel em um eixo molecular ao longo do qual ela se move controladamente.<\/p>\n

O eixo do min\u00fasculo dispositivo tem dois trechos com maior concentra\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons. Quando se adiciona calor ao sistema, o anel salta alternadamente entre as \u00e1reas do eixo mais ricas em el\u00e9trons, permitindo o controle do movimento. O mecanismo foi batizado de rotaxano.<\/p>\n

O grupo de pesquisa de Stoddart combinou v\u00e1rias rotaxanas, produzindo mecanismos cada vez mais complexos. Em 2004, eles criaram um nano-elevador que sobe 0,7 nan\u00f4metros. Em 2005, a equipe de Sauvage usou o rotaxano de Stoddart para criar um “m\u00fasculo” artificial: os rotaxanos dobram uma fin\u00edssima l\u00e2mina de ouro, fazendo o sistema esticar e contrair.<\/p>\n

Fraser e Stoddart tamb\u00e9m desenvolveram um chip de computador com mem\u00f3ria de 20 kB, baseado em rotaxanos. Um chip convencional de computador, embora muito pequeno, \u00e9 gigantesco em compara\u00e7\u00e3o ao chip molecular. Os cientistas acreditam que esse tipo de chip poder\u00e1 revolucionar a tecnologia computacional.<\/p>\n

Depois da cria\u00e7\u00e3o desses pequenos mecanismos em escala nanom\u00e9trica, Feringa conseguiu produzir um motor molecular que transforma energia ultravioleta em energia mec\u00e2nica, girando sempre na mesma dire\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Mais tarde, ele demonstrou as possibilidades da descoberta usando o motor molecular para girar um cilindro de vidro 10 mil vezes maior que o motor. Feringa tamb\u00e9m criou, em 2011, um “nanocarro”: um chassi molecular unia quatro motores que funcionam como quatro rodas, fazendo o “ve\u00edculo” se mover.<\/p>\n

Caixa de ferramentas. <\/strong>De acordo com o comit\u00ea do Nobel, os trabalhos de Sauvage, Stoddart e Feringa no desenvolvimento de m\u00e1quinas moleculares “resultou em uma caixa de ferramentas de estruturas qu\u00edmicas que tem sido usada por cientistas de todo o mundo para construir mecanismos cada vez mais avan\u00e7ados.”<\/p>\n

Um exemplo desses mecanismos \u00e9 um rob\u00f4 molecular que consegue agarrar e conectar amino\u00e1cidos, criado em 2013 com base em rotaxanos.<\/p>\n

Outros pesquisadores conectaram motores moleculares a longas cadeias de pol\u00edmeros, resultando em uma teia intrincada. Quando os motores moleculares s\u00e3o expostos \u00e0 luz, eles “enrolam” os pol\u00edmeros em um confuso amontoado, fazendo com que a energia da luz fique armazenada nas mol\u00e9culas. Se os cientistas descobrirem uma t\u00e9cnica para recuperar essa energia, um novo tipo de bateria poderia ser desenvolvido.<\/p>\n

Em termos de desenvolvimento, o motor molecular est\u00e1 agora no mesmo est\u00e1gio do motor el\u00e9trico em 1830, quando os cientistas exibiam orgulhosamente em seus laborat\u00f3rios manivelas e rodas que giravam. Eles ainda n\u00e3o tinham, no entanto, nenhuma ideia de que sua descoberta levaria aos trens el\u00e9tricos, m\u00e1quinas de lavar roupa, ventiladores, processadores de alimentos e outros eletrodom\u00e9sticos.<\/p>\n

Infinitas perspectivas. <\/strong>De acordo com o diretor do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano), em Campinas, Marcelo Knobel, o Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica ficou em boas m\u00e3os. “Foi muito merecido. Os estudos desses pesquisadores abrem infinitas perspectivas para a ci\u00eancia e a tecnologia. \u00c0s vezes temos at\u00e9 dificuldade para imaginar quantas aplica\u00e7\u00f5es poder\u00e3o surgir”, disse Knobel ao Estado.<\/p>\n

Segundo ele, as perspectivas abertas pelo trabalho dos tr\u00eas pesquisadores est\u00e3o ainda em est\u00e1gio preliminar, mas sua grande contribui\u00e7\u00e3o \u00e9 aquilo que os cientistas chamam de “prova de conceito”.<\/p>\n

“Esses pesquisadores mostraram que \u00e9 poss\u00edvel criar nano-m\u00e1quinas e nano-motores. E que \u00e9 poss\u00edvel reproduzir coisas que existem no mundo macrosc\u00f3pico em escala nanom\u00e9trica, por meio da manipula\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas e \u00e1tomos de maneira que era impens\u00e1vel tempos atr\u00e1s. Ainda vamos desenvolver aplica\u00e7\u00f5es espec\u00edficas, mas agora j\u00e1 sabemos que podemos controlar dispositivos nessa escala”, afirmou.<\/p>\n

Computa\u00e7\u00e3o molecular.<\/strong> Especialista em nanoci\u00eancia, o qu\u00edmico Henrique Toma, do Instituto de Qu\u00edmica da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP) afirma que o ponto mais importante do trabalho dos tr\u00eas cientistas laureados pelo Nobel \u00e9 o fato de abrir portas para a eletr\u00f4nica molecular.<\/p>\n

“Hoje, toda nossa eletr\u00f4nica \u00e9 feita com chips de sil\u00edcio. Cada vez que o chip memoriza o ‘um’ ou o ‘zero’, ele movimenta um bilh\u00e3o de \u00e1tomos. A eletr\u00f4nica molecular far\u00e1 isso com uma d\u00fazia de \u00e1tomos. Essa nova eletr\u00f4nica ser\u00e1 sucessora da atual e dever\u00e1 ser mais parecida com a eletr\u00f4nica neuronal, isto \u00e9, com o funcionamento dos nossos c\u00e9rebros”, explicou Toma.<\/p>\n

Toma explica que a nanoci\u00eancia procura fazer com que o ca\u00f3tico universo das intera\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas e at\u00f4micas seja organizado, dispondo as mol\u00e9culas alinhadas de uma maneira estrat\u00e9gica para que possam atuar como uma propriedade espec\u00edfica, criando mol\u00e9culas inteligentes capazes de realizar tarefas espec\u00edficas como fazem as mol\u00e9culas dos organismos vivos – que s\u00e3o “nano-m\u00e1quinas” biol\u00f3gicas.<\/p>\n

“No nosso organismo e de todos os seres vivos, \u00e9 isso que acontece: os neur\u00f4nios, por exemplo, s\u00e3o nano-m\u00e1quinas. N\u00e3o h\u00e1 uma intera\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria entre as mol\u00e9culas no organismo. As biomol\u00e9culas s\u00e3o inteligentes e t\u00eam a capacidade de reconhecer substratos e agir sobre eles. O objetivo dos nanocientistas \u00e9 fazer uma qu\u00edmica inteligente, com mol\u00e9culas inteligentes”, explicou.<\/p>\n

Toma afirma que o aspecto mais interessante do trabalho dos tr\u00eas cientistas laureados \u00e9 que abriu novas perspectivas nesse caminho – com suas nano-engrenagens, nano-motores, catenanos e rotaxanos. “O mais interessante \u00e9 que eles mostraram uma capacidade absolutamente fant\u00e1stica de produzir objetos nessa escala, abrindo portas para uma qu\u00edmica mais evolu\u00edda”, disse.<\/p>\n

Outros pr\u00eamios. <\/strong>O pr\u00eamio de Qu\u00edmica \u00e9 o terceiro da temporada do Nobel 2016 e o \u00faltimo dos pr\u00eamios dedicados \u00e0 ci\u00eancia. Nesta ter\u00e7a, foram divulgados os vencedores do pr\u00eamio de F\u00edsica, concedido aos brit\u00e2nicos David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz por suas descobertas te\u00f3ricas sobre estados ex\u00f3ticos da mat\u00e9ria, que abrem caminho para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades incomuns.<\/p>\n

Na segunda-feira, o pr\u00eamio de Fisiologia ou Medicina foi concedido ao bi\u00f3logo japon\u00eas Yoshinori Ohsumi, por suas descobertas sobre os mecanismos de autofagia, que \u00e9 o processo de reciclagem de componentes das c\u00e9lulas. O pr\u00eamio Nobel da Paz ser\u00e1 anunciado na sexta-feira, 7 e o das Ci\u00eancias Econ\u00f4micas na segunda-feira, 10. A data para o Pr\u00eamio Nobel da Literatura ainda n\u00e3o foi divulgada.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O Estado de S. 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