Nanotecnologia para o Ensino Médio: Uma Alternativa Simples e de Relevância

## Nanotecnologia para o Ensino Médio: Uma Alternativa Simples e de Relevância

## Leda Maria 1 , Welberth Ferreira 1,2

1 GRUMA-Grupo de Magnetoeletricidade, Departamento de Física, Universidade Estadual do Maranhão, Campus Universitário Paulo VI, São Luís, Maranhão 65055-970, Brazil, bonasera432@gmail.com.

2 Departamento de Física,

Instituto Federal do Maranhão, MNPEF, Av. Getúlio Vargas

- 4, São Luís, Maranhão 65030-005, Brazil, welberthsf@gmail.com.

## Resumo

A ciência evidentemente teve muitos avanços nos últimos anos. Dentre os seus desenvolvimentos estão emergindo como áreas de grande destaque científico e tecnológico a nanociência e a nanotecnologia, que se baseiam na manipulação de materiais em escala nanométrica. Os cientistas veem o potencial da nanotecnologia para produzir benefícios ambientais e energéticos, como no caso de baterias que são mais eficientes e painéis solares que geram mais energia. Alguns dos avanços potenciais mais tentadores são observados na Medicina, como o possível uso de nanopartículas para isolar e eliminar tumores cancerígenos. Por ser um campo promissor, amplo e de grande impacto na sociedade, acaba-se por requerer a abordagem dessa temática no contexto escolar da educação básica, visto que, esse tema já é abordado no ensino superior. A questão seria como ensinar algo tão complexo para os jovens e a sociedade? A melhor maneira de ensinar nanociência e nanotecnologia seria começar a partir de algumas aplicações reais. Como exemplo, temos as nanopartículas do dióxido de titânio (TiO2) que possuem uma gama aplicabilidade que vão desde fármacos à construção civil. É necessário ampliar a reflexão do aluno a respeito da importância do desenvolvimento sustentável. Neste trabalho estimulamos a curiosidade dos alunos pelo mundo nano e mostramos como em nesta escala os materiais se comportam de maneira diferente e suas aplicações.

Palavras-chave : nanociência, nanotecnologia, novas tecnologias.

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## 1. Introdução

Nos últimos anos a manipulação do elétron vem se tornando uma grande chave que ulteriormente abrirá uma porta que encontra-se "fechada": a carga elétrica.

O controle do movimento ordenado da carga elétrica e seu respectivo fluxo surgem como estratégias para miniaturização de dispositivos [1]. Aliado a esse fato, se levarmos em conta a polarização de spin teremos a possibilidade de, em escala nanométrica, explorar as novas áreas da Física da Matéria Condensada, aparentemente distantes do ensino médio, que se encontra na parte final dos livros atuais de Física III e não são discutidos ou pela preocupação em findar a carga horária mínima ou por total desconhecimento do docente.

Dando continuidade podemos observar que, no âmbito tecnológico, a busca por materiais capazes de integrar duas ou mais proporiedades físicas, concomitantemente, vem sendo um crescente, e denominados multifuncionais. A multifuncionalidade pode ser abordada no ensino médio, uma vez que todos os alunos são possuidores de celulares (dispositivos multifuncionais) [2].

- O termo nano significa anão. Para verificarmos algo nessa escala necessitaríamos de um microscópio, uma vez que o olho humano só forma imagens maiores que 10 mil nanômetros [3].

Através da nanotecnologia somos capazes de manipular estruturas atômicas visando o estudo/obtenção de novas propriedades sejam elas: mecânicas, estruturais, eletrônicas, ópticas e magnéticas abrindo um mundo de oportunidades, tais como: criação de novos produtos com vasta aplicabilidade tecnológica [4].

Quando se fala em nanociências, qualquer pessoa pode de início citar algum conceito pela etimologia da palavra, ja que ciência é um termo já disseminado em qualquer meio. Nanociência significa obter conhecimento de algo que é extremamete pequeno quando comparamos com nossas percepções diárias por se tratar de algo na ordem de grandeza de 10 -9 . Significa pegar 1 metro e dividi-lo por 1 bilhão.

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A nanociência abriu diversas opções para o mercado tecnológico e consequentemente para fabricação de nanomateriais. Nesse caminho, as necessidades crescentes de armazenar e transferir informação em dispositivos a escala nanométrica e a taxas temporais extremamente rápidas conduziram a procura de novos materiais multifuncionais.

A nanotecnologia e a nanociência fazem parte de um par poderoso que tem por objetivo a criação de novos materiais com caraterísticas peculiares para aplicação nas diversas áreas do conhecimento, quando se manipula materiais nessa dimensão alguns efeitos importantes podem ser explorados, os efeitos quânticos e gravitacionais, propriedades ópticas (resposta a estímulo luminoso), forças atômicas e moleculares nos trazendo assim os nanomateriais.

Ao se manipular materiais em escalas nanométricas trabalhamos com uma Física diferente da que se utiliza usualmente, as leis da Mecânica Clássica não são mais suficientes para um estudo completo dos fenômenos que ocorrem, necessitando assim de leis físicas mais abrangente que possam interpretar esses fenômenos, sendo assim passamos de um estudo macroscópico para um microscópico, Mecânica Quântica [5].

Hoje o mundo nano nos presenteia com a possibilidade de criarmos computadores muito mais velozes aos que conhecemos atualmente, os computadores quânticos, tintas que não arranham e confeccionar roupas autolimpantes.

Em relação a pintura pode-se utilizar a óptica para obtenção das cores, isso porque em escala nanométricas os materiais reagem diferentes a interação com a luz, na segurança seria possível a construção de coletes a prova de bala mais leves e resistentes, os medicamentos poderiam ser utilizados produzindo um baixo ou nenhum efeito colateral, aplicações no esporte como por exemplo na fabricação de raquetes para tenistas, onde podem ficar mais leves e resistentes, hoje em dia já ocorre a produção de telas OLED's que são muito mais finas, baratas e economizam mais energia do que as de LCD ou LED e apresentam uma incrível flexibilidade, sem danificar a tela [6]. Com vastas aplicações no dia a dia a nanociência e a nanotecnologia entraram na aposta dos investimentos de vários países. Dentre eles

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estão os Estados Unidos, Japão e alguns países Europeus. Neste trabalho tencionamos reunir informações que caracterizem a nanotecnologia e despertar nos discentes o pensar científico para esta área.

## 2. Metodologia

- A fim de sondarmos o conhecimento dos discentes a despeito da nanotecnologia estabelecemos um quesitonário com as seguintes perguntas?
- 2.1 Tens ciência do significado de nanotecnologia?
- 2.2 Tens ciência do significado de nanociência?
- 2.3 Exise diferença entre nanociência e nanotecnologia?
- 2.4 Qual a importância deste estudo no ensino médio?
- 2.5 Os docentes tratam de assuntos atuais relacionados à Física?
- 2.6 No laboratório de Física experimental o professor contextualiza, sempre, sempre que possível, ou nunca?
- 2.7 Você conseguiria relacionar nanotecnologia com algum assunto já visto nas aulas de Física?
- 2.8 Esse estudo poderia ser ampliado nas disciplinas de Química e Biologia, ou alguma outra?
- 2.9 Em sua opinião, este assunto pode a vir ser explorado no Exame Nacional do Ensino Médio - ENEM?

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## 3. Resultados e Discussão

Após o lançamento dos questionários apresentamos as principais respostas apresentadas pelos discentes: 'Desconheço o tema', 'Não existe relação entre nanociência e nanotecnologia', 'Este tema não será discutido no ENEM', 'O professor nunca contextualiza'. Na realidade, muitos não sabiam o significado da palavra contextualizar. Dando continuidade, uma porcentagem pequena afirmou que tinha ciência e sabia darelação entre Física, Química e Biologia.

Respaldados, que a introdução a Mecânica Quântica pode ser uma realidade dos livros de Ensino Médio, propomos a discussão da Nanotecnologia visando um despertar científico nos jovens, entrelaçado à formação de recursos humanos com conhecimento apurado em Física Aplicada no âmbito teórico e experimental.

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## 4. Conclusão

Portanto, o papel que a nossa pesquisa desenvolveu foi fundamental para os discentes do terceiro ano cogitarem apresentar em sua Feira Cultural um trabalho relacionado a nanotecnologia, nanociências, nanomateriais e ulteriormente discutir suas aplicações em meios biológicos, nos denominados nanobiomateriais.

## Referências

- [1] ANERSON, Chris Makers: A nova revolução industrial . Crown Business, 2014.
- [2] CONCI, Aura. Computação gráfica - Geração de imagens . Campus, 2003. cap. 2, p. 38. (Série, nº 7).
- [3] C. Joachim e L. Plévert, Nanociências: A Revolução Invisível. (Jorge Zahar Editor, Rio de Janeiro, 2009), p. 164.
- [4] P.A.B. Schultz, A Encruzilhada da Nanotecnologia: Inovação, Tecnologia e Riscos (Vieira & Lent, Rio de Janeiro, 2009), p. 21-28.
- [5] H.E. Toma, O Mundo Nanométrico: A Dimensão do Novo Século (Oficinas de Textos, S˜ao Paulo, 2009.
- [6] R.B. Azevedo, Nanotecnologia: Introdução, Preparação e Caracterização de Nanomateriais e Exemplos de Aplicação , Artliber Editora Ltda, São Paulo, 2006.

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