Embed Size (px)
Citation preview
Nanotecnologia:
Ensino na FEUP
MIEM
Projecto FEUP
2011/2012
Relatório realizado por:
Gisela Ramos
Hugo Coimbra
João Hierro
Leonor Babo
Mariana Leal
Rui Soares
Coordenador:
Prof. Teresa Duarte
Supervisor:
Prof. Lucas Silva
Monitor:
João Ferreira
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
2
Nanotecnologia:
Ensino na FEUP
Coordenador:
Prof. Teresa Duarte
Supervisor:
Prof. Lucas Silva
Monitor:
João Ferreira
Relatório realizado por:
Equipa MEC617:
Gisela Ramos
Hugo Coimbra
João Hierro
Leonor Babo
Mariana Leal
Rui Soares
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
3
Resumo
Nanotecnologia é um termo recente e que tem vindo a ecoar cada vez mais
entre as paredes do conhecimento e do desenvolvimento tecnológico, em todo o
mundo.
Esta tecnologia demonstra já aplicações feitas na área da engenharia dos
materiais, cosmética, medicina, bioengenharia e eletrónica, e promete inovações em
praticamente todas as restantes áreas científico-tecnológicas.
Assim sendo, esta tecnologia tem o potencial de abrir portas para o
desenvolvimento de uma infinidade de novos materiais, equipamentos e substâncias,
fazendo alterar também o rumo dos processos de concepção e revolucionando por
completo todas as indústrias, de uma maneira geral.
A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto tem vindo, desde o início
da sua existência, a desempenhar um papel fulcral para o desenvolvimento e inovação
tecnológica nacional e internacional, através da educação de talentosos estudantes de
engenharia que se propõem a aproveitar os abundantes recursos desta faculdade e
sua exímia qualidade de docentes e de planos de estudo das mais diferenciadas áreas
da engenharia.
Este projecto foi feito com o objetivo de investigar as características do ensino
da Nanotecnologia na FEUP, no passado, no presente, e abordando previsões para o
futuro, avaliando todo este processo de evolução como estando a par ou não das
necessidades que se apresentam para que os estudantes formados nesta instituição
estejam atualizados nesta matéria relativamente a Portugal e ao Mundo.
A principal conclusão atingida foi que a FEUP, embora ainda não se equipare a
faculdades de referência mundial, encontra-se entre as melhores de Portugal em
termos do ensino desta tecnologia e até bem posicionada no panorama global.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
4
Agradecimentos
Durante a realização deste projecto foi necessária a ajuda de diversas
personalidades. Assim sendo, optamos por ter um tópico com esse objetivo.
Agradecemos todo o apoio que nos foi dado pela coordenadora, Professora
Teresa Duarte, pelo supervisor, Professor Lucas Silva, e pelo monitor, João Ferreira,
que nos acompanharam ao longo de toda a execução do projecto, e que nos apoiaram
e apontaram na direção correta. Agradecemos ainda aos professores David Schmool
(FCUP/FEUP), Arminda Alves (FEUP), José Figueiredo (FEUP) e Manuel Neto Coelho
(FEUP), por toda a informação útil que nos disponibilizaram e pelo tempo que
despenderam para atender aos nossos pedidos.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
5
Conteúdos
1 - Introdução .................................................................................................................... 6
2 - Nanotecnologia ............................................................................................................ 8
2.1 – O que é? ................................................................................................................ 8
2.2 – Enquadramento Histórico ..................................................................................... 9
2.3 – Áreas de Aplicação .............................................................................................. 10
2.4 – Nanotecnologia Responsável .............................................................................. 12
2.5 – Estado Atual e Investimentos ............................................................................. 13
3 – Ensino da Nanotecnologia ........................................................................................ 17
3.1 – Ensino na FEUP .................................................................................................... 18
3.2 – Ensino no estrangeiro ......................................................................................... 21
4 – Estudo comparativo .................................................................................................. 24
5 – Conclusões ................................................................................................................. 28
Referências ...................................................................................................................... 29
Apêndice…………………………..……………………………………………………………………………………….31
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
6
1 - Introdução
O Projecto FEUP é uma unidade curricular que tem como objectivo promover
competências dos estudantes em diversas áreas necessárias a um bom engenheiro do
presente e do futuro. São essas: competências de investigação (avaliação selectiva
tanto das fontes de pesquisa como dos seus conteúdos, de modo a não correr o risco
de utilizar informação incorrecta ou desactualizada e não perder tempo, andando à
deriva na fase de investigação); competências a nível de trabalho em equipa (utilizar o
diálogo para coordenar esforços e planificar as actividades de cada um e do grupo em
geral, de tal modo que os objectivos possam ser cumpridos dentro dos prazos
estabelecidos); competências expositivas (apresentar de modo correcto e eficaz o
trabalho desenvolvido, tanto através de uma apresentação oral, como por meio da
realização de um relatório e de um poster); competências de gestão de tempo (nas
primeiras semanas há uma grande carga horária de aulas e estudo, forçando os
estudantes a aprender a gerir melhor o seu tempo, de modo a que possam terminar o
seu projecto a tempo, sem prejudicar o seu desempenho nas restantes unidades
curriculares).
O tema atribuído ao nosso grupo foi “Nanotecnologia” e o respectivo problema
“Ensino na FEUP”. Assim, através deste relatório, pretendemos abordar cada um dos
seguintes tópicos:
i. Em que consiste a Nanotecnologia, qual o seu estado actual e quais as suas
previsões futuras.
ii. O ensino de Nanotecnologia realizado dentro da FEUP.
iii. O ensino de Nanotecnologia realizado fora da FEUP.
iv. Comparação entre a qualidade e a profundidade do ensino de Nanotecnologia
na FEUP e fora da FEUP (em faculdades nacionais e internacionais de
referência).
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
7
Para tal utilizamos um método de pesquisa que consistiu em três fases
principais:
Consulta de documentos existentes na biblioteca da FEUP;
Utilização de recursos informáticos (Internet, Sifeup) para pesquisa de
informação complementar e para registo dos documentos existentes acerca
de Nanotecnologia, na FEUP;
Contato pessoal ou eletrónico com docentes envolvidos no ensino de
Nanotecnologias na FEUP.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
8
2 - Nanotecnologia
2.1 - O que é?
O prefixo “nano” indica extrema pequenez. Vem de "nanos", termo grego que
significa anões. Daí que uma estrutura nano-dimensionada tenha de ser ampliada mais
de 10 milhões de vezes para a podermos facilmente apreciar em pormenor a olho nu.
A fim de se ter uma melhor percepção do que é realmente um nanómetro, pode ser
estabelecida a comparação de uma bola de ténis para o planeta Terra como um
nanómetro para um metro, tal como ilustra a Figura 1. [1]
A Nanotecnologia consiste, portanto, na manipulação de átomos, moléculas e
materiais de forma a construir estruturas ou mudar as características de substâncias
para que melhor se adeqúem às necessidades previstas, tudo isto à escala nano
métrica. [1]
Figura 1 - Comparação do nanómetro em relação ao metro. [2]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
9
2.2 - Enquadramento Histórico
Nanotecnologia é um conceito que tem tido uma rápida evolução mais
recentemente, mas é um conceito existente há já bastante tempo. [3]
O físico norte-americano Richard Feynman foi, em 1959, o primeiro a falar na
possibilidade de utilizar estruturas atómicas construídas átomo a átomo, recuperando
parcialmente uma ideia já abordada por Arthur Von Hippel, na década de 30 do século
XX. Feynman defendia que não havia obstáculos teóricos à construção de dispositivos
compostos por elementos muito pequenos, nomeadamente os átomos. [3]
A palavra "Nanotecnologia" foi utilizada pela primeira vez pelo professor Norio
Taniguchi em 1974, no Japão, para descrever as tecnologias que permitiam a
construção de materiais a uma escala de 1 nanómetro. [3]
A emergência da Nanotecnologia, em 1980, ocorreu devido aos avanços
experimentais como a invenção do microscópio de varredura de tunelamento em 1981
e da descoberta dos fulerenos (forma alotrópica do Carbono) em 1985 por Harry
Kroto, Richard Smalley, e Robert Curl. Descobertas que foram motivo de Prémio Nobel
da Física em 1986 e Prémio Nobel da Química em 1996, respectivamente. [3]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
10
2.3 - Áreas de Aplicação
A Nanotecnologia é aplicável em variadíssimas áreas, visto que tudo o que nos
rodeia é composto por átomos e moléculas, como se pode verificar na Figura 2. Os
cientistas e engenheiros especializados nesta tecnologia elaboram descobertas
científicas ou novos produtos, quer motivados pelas necessidades do mercado, quer
pelo avanço da ciência.
Figura 2 – Esquema de aplicações em Nanotecnologia. [3]
.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
11
Exemplificadas na Figura 3 estão gotas de água à superfície de madeira tratada
com o spray Lotus, da BASF. Lotus é uma planta cujas folhas repelem a água, uma vez
que estão cobertas de nanocristais de uma cera hidrofóbica, que reduzem a área útil
de contacto entre a água e a superfície para apenas 2-3% da área total. Este efeito é
imitado pelo spray da BASF que combina nanopartículas com polímeros hidrofóbicos.
O spray é particularmente eficiente em superfícies rugosas, como as de materiais de
construção, madeira, papel, cabedal e têxteis. [5]
Na Figura 4 encontra-se papel de parede antibacteriano para usar, por
exemplo, em hospitais. Em cima, mostra-se fibras de papel convencional e em baixo as
mesmas fibras revestidas com nanopartículas de ZnO (óxido de zinco); as partículas são
mostradas em detalhe no canto inferior direito. As nanopartículas têm actividade
antibacteriana, testada com E.Coli. O mesmo princípio pode ser aplicado a têxteis. [5]
Figura 3 – Gotas de água à superfície de madeira tratada com spray Lotus da BASF.
[4]
Figura 4 – Papel de parede antibacteriano
[5]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
11
No website www.cienciahoje.pt podemos encontrar uma página dedicada a noticias na
área da Nanotecnologia onde podemos conhecer os mais recentes progressos, e é
notável a variedade de aplicações que existem. Em apêndice encontram-se, na íntegra,
os seguintes artigos retirados do website:
“Motor eléctrico mais pequeno do mundo tem um nanómetro”
“Com apenas uma molécula, o motor está na lista para entrar no Livro Guinness
dos Recordes”
2011-09-05
“Embalagens vão ser mais seguras e comestíveis”
“Inovação portuguesa chega ao mercado mundial”
2011-08-02
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
12
2.4 - Nanotecnologia Responsável
Os cientistas, académicos e colectivos que defendem a noção de
Nanotecnologia responsável querem que exista uma visão de Nanotecnologia na qual
a fabricação molecular seja utilizada para fins produtivos e proveitosos e seja feita uma
gestão eficiente da tecnologia limitando o uso inadequado do seu potencial. [6]
A Nanotecnologia parece trazer a promessa de resolver alguns dos mais
duradouros desafios. Questiona-se o tempo que será necessário até esta ser uma
realidade. No entanto, não apresenta apenas aspectos positivos. Como uma tecnologia
recente e com um potencial enorme apresenta, também, alguns riscos a ter em conta.
Um dos possíveis problemas é a nanopoluição que é gerada por nanomateriais. Esta
poluição é muito perigosa uma vez que as nanopartículas flutuam facilmente pelo ar
viajando por grandes distâncias, afectando assim várias áreas. Também a natureza
compacta da maquinaria fabricada, graças à Nanotecnologia, poderia promover o uso
de produtos muito pequenos. Por sua vez, isto criaria um tipo de "nano-lixo", difícil de
eliminar, e que poderia originar problemas de saúde. [6]
Devido ao seu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem entrar nas células
de seres humanos, animais e plantas. Como a maioria destes nanopoluentes não existe
na natureza, as células provavelmente não terão os meios apropriados de lidar com
eles, causando danos ainda não conhecidos. Estes nanopoluentes poderão acumular-
se na cadeia alimentar como os metais pesados e o DDT (Dicloro-Difenil-Tricloroetano).
[6]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
13
2.5 - Estado atual e investimentos
Atualmente, a Nanotecnologia é um dos principais focos das actividades de
pesquisa, desenvolvimento e inovação em todos os países industrializados do mundo.
Os investimentos superam os sete mil milhões de dólares por ano em todo o mundo, e
o seu desenvolvimento tem sido apontado como uma nova revolução tecnológica que,
em ritmo acelerado de crescimento, simboliza uma área estratégica para economias
consolidadas e emergentes, promovendo uma competição tecnológica mundial. [7]
Um estudo quantitativo realizado junto à base do “Web of Science”, com o
intuito de verificar quanto é que está a ser produzido e divulgado em revistas e jornais
científicos ao longo dos anos sobre Nanotecnologia, demonstra que o número de
artigos a respeito do tema tem vindo a aumentar exponencialmente a partir do final da
década de 80. O resultado do estudo está apresentado na Figura 5. [7]
Figura 5 – Nº de publicações em Nanotecnologia catalogadas no “Web of Science” (1988-2003). [6]
Igualmente na última decada verificou-se um aumento significativo no número
de publicações científicas em Portugal nas áreas da Nanotecnologia, o que indica uma
forte aposta no conhecimento e desenvolvimento intelectual relativamente a esta
tecnologia, como se pode verificar na Figura 6. [7]
Unidades de publicações
Ano
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
14
Figura 6 – Nº de publicações de artigos científicos em Portugal de 2001 a 2010, por parte de autores portugueses na área da Nanotecnologia.
[7]
Também foi realizada uma pesquisa na qual se utilizaram informações
disponíveis na página Web do “United States Patent and Trademark Office” para
detectar o grau de desenvolvimento e de inovações tecnológicas sobre o tema. O
resultado desta pesquisa, analisado na Figura 7, demonstra que o depósito de
patentes americanas relacionadas com a Nanotecnologia também apresentou um
aumento nos últimos anos, embora de forma menos intensa do que as publicações
totais sobre o assunto. [18]
Figura 7 - Número de depósitos de patentes americanas x publicações académicas em Nanotecnologia.[8]
Ano
Unidades
Ano
Unidades
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
15
Os seguintes dados da Figura 8 e Figura 9 relativos ao investimento nas
Nanotecnologias no mundo foram retirados de um projecto de investigação intitulado
“O desenvolvimento da Nanotecnologia: cenário mundial e nacional de
investimentos”, da autoria de Betina Giehl Zanetti-Ramos e Tânia Beatriz Creczynski-
Pasa, estudantes de pós-graduação em Farmácia na Universidade Federal de Santa
Catarina. [18]
Figura 8 - Investimentos governamentais destinados à pesquisa e desenvolvimento, entre 2000
e 2009 (milhões de dólares). [9]
Figura 9 – Financiamento público das Nanotecnologias (per capita). [10]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
EU
Japão
USA
Outros
Total
Milhões de dólares
Ano
Dólares por habitante
Países
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
16
É importante ressaltar que a Nanotecnologia está a crescer num ambiente em
que as interações internacionais aceleram a ciência, o ensino, a pesquisa e o
desenvolvimento industrial, numa estratégia global de interesse mútuo, que interliga
programas individuais, através da contribuição entre países, comunidades profissionais
e organizações internacionais, como se pode verificar na Tabela 1 relativa às áreas de
investimento do governo de vários países em Nanotecnologia. [18]
País
Materiais/ Manufatura
Dispositivos (eletrónicos e óticos)
Energia e meio-ambiente
Biotecnologia e medicina
Instrumentos
Educação
Alemanha X X X X
Argentina X
Austrália X X X X
Brasil X X X
Canadá X X X
EUA X X X X X X
França X X
Índia X X X X X
Itália X X X X
Japão X X X X X
Reino Unido X X X
Suíça X X X X
Tabela 1 - Áreas de investimento do governo em Nanotecnologia em diferentes países.
[11]
O ponto-chave dos benefícios económicos da Nanotecnologia será o
estabelecimento de uma infra-estrutura capaz de educar e treinar um número
adequado de investigadores, de professores e de trabalhadores técnicos, criando uma
nova geração de profissionais hábeis, com perfis multidisciplinares que serão
necessários para o rápido progresso desta ciência. Entre 2010 e 2015, a estimativa é de
que serão necessários de 8 a 9 milhões de trabalhadores nos EUA, 5 a 6 milhões no
Japão, 3 a 4 milhões na Europa e, aproximadamente, 1 milhão noutros países. A
formação de pessoal será uma componente chave para o sucesso. [18]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
17
3 - Ensino da Nanotecnologia
Sendo a Nanotecnologia uma área tecnológica muito recente, os primeiros
esforços foram naturalmente experimentalistas e os primeiros investimentos foram na
área da investigação. Após a comunidade científica se aperceber do seu grande
potencial, a investigação cresceu exponencialmente e vários produtos começaram a
entrar no mercado mundial. Uma das formas de evoluir as investigações é obviamente
a formação de técnicos melhor instruídos e em maior número, o que aponta para a
necessidade de investir no ensino. [19]
Já foram analisados os investimentos que alguns países fazem na
Nanotecnologia e de que forma o fazem, e podemos facilmente considerar os Estados
Unidos da América como modelo de referência, sendo um dos países líderes nesta
área. Como será então o estado da Nanotecnologia na área do ensino?
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
18
3.1 - Ensino na FEUP
Esta tecnologia tem vindo a emergir rapidamente e por isso necessita de um
correspondente acompanhamento de ritmo, por parte do ensino.
Sendo a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), a
faculdade nacional de referência para ensino das engenharias e tecnologias, será
indicado que nesta estejam disponíveis os recursos necessários à boa aprendizagem
dos conceitos já existentes nesta matéria e à investigação, propulsionadora da
evolução através de descobertas científico-tecnológicas.
É então necessário registar os recursos existentes, tanto a nível de documentos
escritos ou digitalizados, como de equipamentos, cursos e unidades curriculares
existentes, relacionadas com Nanotecnologias, assim como o número de professores
que leccionam as unidades curriculares em causa. Após o registo, é necessário fazer
uma avaliação, para averiguar se o nível e quantidade dos recursos referidos são
adequados para o acompanhamento da evolução dos conhecimentos existentes em
Nanotecnologia a nível mundial.
A FEUP tem alguns cursos que contêm unidades curriculares relacionadas com
Nanotecnologia. Na Tabela 2 estão listados os respectivos cursos e unidades
curriculares.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
19
Mestrados ou Mestrados Integrados
Bioengenharia
Nanosistemas para Libertação Controlada de Fármacos
Nanomedicina
Interfaces em Sistemas Biológicos
Monografia de Preparação da Dissertação
Materiais Nanoestruturados
Metalúrgica e de Materiais
Nanomateriais
Química
Fundamentos de Química I
Processos Separação II
Têxtil
Nano Materiais/Sistemas/Fabrico
Biomédica
Nanosistemas para Libertação Controlada de Fármacos
Nanomedicina
Interfaces em Sistemas Biológicos
Programas Doutorais
Física
Nanoelectronica
Metalúrgica e de Materiais
Nanomateriais
Química e Biológica
NanoQuímica e Interfaces
Biomédica
Nanosistemas para Libertação Controlada de Fármacos
Nanomedicina
Interfaces em Sistemas Biológicos
Tabela 2 – Cursos na FEUP com unidades curriculares relacionadas com Nanotecnologia, e respectivas unidades curriculares [14]
Legenda:
Conferente de Grau
Curso
Disciplina
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
20
Entramos em contacto com um professor ligado a ensino de Nanotecnologia na
FEUP que disse o seguinte: “Os investimentos que são feitos no momento poderão ser
diferentes dos investimentos feitos daqui a um ano”. (Professor Manuel Coelho,
DEMEQ, FEUP) Isto justifica-se pelo facto de a Nanotecnologia ainda ser uma área em
desenvolvimento onde paira a incerteza de quais as melhores áreas específicas onde
se investir. Assim, ainda não se justificaram grandes investimentos nesta área.
Em Maio de 2002, a empresa de tintas “CIN”, implantou na FEUP uma mini-
fábrica com o propósito de promover o ensino avançado dos alunos do Departamento
de Engenharia Química da FEUP. [20
Actualmente a colaboração CIN/FEUP abrange áreas muito importantes,
nomeadamente a caracterização das tintas, a Nanotecnologia com o desenvolvimento
de nanocompósitos poliméricos. [20]
Na Tabela 4 estão registados os recursos disponíveis na biblioteca da FEUP e as
respectivas quantidades para cada tipo de recurso.
Documentos disponíveis na biblioteca da FEUP Quantidade
Livros 25
Artigos 8
Provas Académicas 9
Revistas 3
E-books 12
Documentos electrónicos 2
Filmes 1
Tabela 4 – Recursos disponíveis na biblioteca da FEUP e as respectivas quantidades para cada tipo de recurso.
A FEUP tem diversos centros de investigação de Nanotecnologia. São eles: o
Laboratório de Processos de Separação e Seacção [21], o Laboratório de Catálise e
Materiais [22] e o LEPAE- Laboraotry Process, Environmental and Energy Engeneering
[18].
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
21
3.2 - Ensino no estrangeiro
Fazendo um estudo semelhante ao anterior, para outras faculdades de
engenharia ou tecnologia nacionais ou internacionais de referência, podemos utilizá-lo
como elemento de comparação e aperfeiçoar as conclusões a tirar.
Cursos Unidades Curriculares
Metallurgy and Ceramics Science
Nano structure and interface processing
Organic and Polymeric Materials
Innovations in Nanofiber
Mechanical and Aerospace Engineering
Micromechanisms and Nanomechanisms
Physical Electoronics Nano-materials Electronics
Tabela 5 - Tokyo Institute of Technology, Japão: cursos com conteúdos de Nanotecnologia [14]
Cursos Unidades Curriculares
Materials Science
Materials, Economics and Management
Physics
Physics and Philosophy
Inorganic Chemistry Metal clusters and nanoparticle
chemistry
Investigação Materials Condensed Matter Physics
Tabela 6 - Oxford University, UK: cursos com conteúdos de Nanotecnologia
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
22
Além do ensino superior, constatamos que em alguns países já existem
programas pedagógicos para os mais novos, alguns já tentam sensibilizar e educar
crianças do ensino primário. É uma forma de cultivar na população em geral a
importância da Nanotecnologia e fomentar o interesse dos mais novos para que se
inspirem a seguir uma carreira nesse ramo. [22]
Um exemplo de um programa desse tipo é o NanoKidsTM, um programa
pedagógico comandado pelo Dr. James M. Tour, professor de Química e Director do
Carbon Nanotechnology Laboratory na Rice University, em Houston, Texas. Este
programa é dedicado a aumentar o conhecimento público do mundo à nanoescala e a
emergente pesquisa molecular e pesquisa que se expande rapidamente a nivel
internacional. Baseado em moléculas antropomórficas reais sintetizadas em
laboratório, o conceito visual de NanoKidsTM utiliza formas exibindo características
humanas universalmente conhecidas para instruir, motivar e entreter. Os objectivos
deste programa são os seguintes:
Cursos Unidades Curriculares
Chemical Engineering Surfaces and Nanostructures
Computation and Systems Biology Nanobiology
Electrical Engineering and Computer
Science
Materials
Devices
Nanotechnology
Materials Science and Engineering Nanotechnology
Nanodevices
Nanomaterials
Tabela 7 - Massachusetts Institute of Technology, USA: cursos com conteúdos de Nanotecnologia
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
23
Aumentar significativamente a compreensão dos alunos nas áreas da
química, física, biologia e materiais a nível molecular;
Fornecer aos professores ferramentas para ensinar Nanotecnologia e
ciência molecular;
Demonstrar que a arte e a ciência se podem combinar para facilitar a
aprendizagem de alunos com diferentes estilos e interesses;
Para gerar interesse em Nanotecnologia que incentiva a participação e
financiamento da investigação. [22]
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
24
4 - Estudo Comparativo
Em primeiro lugar devemos analisar de que forma difere Portugal dos países
pioneiros na investigação da Nanotecnologia em termos de investimentos.
A Figura 8 identifica o Japão e EUA como países que mais investem,
comparando-os à União Europeia, que recentemente juntou mais investimentos do
que os dois países, mas desde 2007 é a categoria dos “Outros” que lidera o gráfico,
sendo muito provavelmente devido à entrada da Índia na corrida. A Figura 9 compara
Portugal com mais 22 países em termos de investimentos per capita e apenas a
Espanha perde com Portugal.
Figura 8 - Investimentos governamentais destinados à pesquisa e desenvolvimento, entre 2000
e 2009 (milhões de dólares)
A Figura 6 mostra que Portugal publicou cerca de 20 artigos científicos nesta
área em 2003 e teve um pico de cerca de 150 no ano de 2009. Já a Figura 7 revela que
os EUA alcançaram cerca de 500 publicações académicas no ano de 2003, assim como
cerca de 50 patentes. A figura mostra um crescimento exponencial acentuado, o que
significa que muito provavelmente no ano de 2009 tenham sido já publicados vários
milhares de artigos, muito mais do que os 150 portugueses.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
EU
Japão
USA
Outros
Total
Milhões de dólares
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
25
Figura 6 – Nº de publicações de artigos científicos em Portugal de 2001 a 2010, por parte de autores portugueses na área da Nanotecnologia
[12].
Relativamente às publicações em Nanotecnologia, a Universidade de Aveiro é a
lider nacional nesta area com 231 publicações entre 2001 e 2010. As Universidades do
Porto (com 101 publicações) e do Minho (86 publicações) são também bastante activas
nesta área.
A FEUP é a faculdade do Porto com mais centros de investigação em
Nanotecnologia.
Unidades
Ano
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
26
A FEUP tem um total de 8 cursos e 12 unidades curriculares relacionados com o
ensino de Nanotecnologia na FEUP, como mostra a Tabela 3, e um total de 17
professores relacionados com as unidades curriculares em causa.
Podemos ainda verificar a partir da Tabela 3 que os Mestrados Integrados em
Bioengenharia e em Engenharia Química são os cursos com uma maior incidência no
ensino das Nanotecnologias. O Programa Doutoral com maior incidência nesta área é o
Programa Doutoral em Engenharia Biomédica.
De um modo geral, a FEUP apresenta um cenário semelhante ao do Tokyo
Institute of Technology e ao do MIT, no que diz respeito ao número de unidades
curriculares lecionadas relacionadas com a nanotecnologia. O Tokyo Institute of
Technology apresenta 4 unidades curriculares em 4 cursos diferentes e bastante
distintos, sendo a nanotecnologia bastante abrangente. O MIT apresenta 8 unidades
curriculares distribuidas por 5 cursos.
Já a Universidade de Oxford contém, além dos 5 cursos com conteúdos de
nanotecnologia, um departamento exclusivo para a Nanotecnologia e um curso de
pós-graduação de um ano em Nanotecnologia.
Estudar o número de unidades curriculares existentes na FEUP e compara-lo ao
número de uc’s existentes em faculdades e institutos de referência não é um indicador
suficiente, uma vez que há outros métodos de ensino. Sendo a nanotecnologia uma
área científica moderna, por vezes os métodos tradicionais de ensino não são os
Tabela 3 – Cursos na FEUP com unidades curriculares relacionadas com Nanotecnologia, e respectivo número de unidades curriculares.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
27
melhores. A Universidade do Porto tem vindo a apostar em programas de Formação
Contínua, que contém cursos não conferentes de grau, com duração mais curta e
muitas vezes são realizados em part-time e via web.
A FEUP não apresenta nenhum programa de Formação Contínua ligado à
Nanotecnologia, enquanto as Faculdades e Institutos de referência aqui comparados
possuem cursos part-time de 1 ano, via online.
Outra possível comparação estabelece-se a nível do ensino não-superior.
Noutros países existem já programas pedagógicos para os mais novos, como o
NanoKidsTM, enquanto em Portugal não há nenhum programa deste tipo, sendo
portanto um bom indicador para relevar o estado do ensino da Nanotecnologia em
Portugal.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
28
5 – Conclusões
Após o estudo comparativo entre a qualidade de ensino da FEUP e fora da
FEUP, tanto a nível nacional como internacional, constatamos que o tema da
Nanotecnologia ainda não assume um papel principal nos conteúdos de ensino na
FEUP, pois existem apenas algumas unidades curriculares nos programas de mestrado
integrado que a faculdade dispõe, enquanto a Universidades de Oxford já possui pós-
graduação específica em Nanotecnologia e um departamento exclusivo.
A FEUP está atrasada em relação às faculdades de engenharia internacionais de
referência no que diz respeito a cursos de Formação Contínua, via on-line sobre
Nanotecnologia. Além disso, não existem iniciativas da parte da FEUP para divulgar o
ensino da Nanotecnologia aos estudantes do ensino não superior, o que incentivaria
mais estudantes a estudar engenharia e talvez a quererem especializar-se nesta área
científica.
As diferenças, no ensino, entre a FEUP e as faculdades de engenharia
internacionais justificam-se pelos investimentos que cada país faz nesta área: Portugal
tem um apoio do estado muito inferior ao de países como os EUA, Japão ou Inglaterra,
não existindo uma grande verba dedicada ao ensino nem tão pouco uma grande
comunidade científica na área da Nanotecnologia.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
29
Referências
[1] – Imagem de capa - http://simexweb.wordpress.com/author/simexweb/page/93/
(01/10/22)
[2] - http://cienciacristabrasil.wordpress.com/2011/02/12/planeta-terra/ (01/10/17)
[3] - http://nanotecnologiananotecnologia.blogspot.com/ (01/10/22)
[4] e [5] -
http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=
116&Itemid=2 (01/10/16)
[6] – www.webofscience.com (01/10/11)
[7] -
http://www.marcasepatentes.pt/files/collections/pt_PT/1/300/303/Evolu%C3%A7%C3
%A3o%20da%20Nanotecnologia%20-
%20Abordagem%20Nacional%20e%20Internacional.pdf(01/10/17)
[8] - http://www.uspto.com (01/10/21)
[9] - www.revbrasfarm.org.br/ (01/10/20)
[10] -
http://www.marcasepatentes.pt/files/collections/pt_PT/1/300/303/Evolu%C3%A7%C3
%A3o%20da%20Nanotecnologia%20-
%20Abordagem%20Nacional%20e%20Internacional.pdf (01/10/17)
[11] - www.revbrasfarm.org.br(01/10/20)
[12] – www.webofscience.com (01/10/11)
[13] – http://www.fe.up.pt (01/10/14)
[14] - ROCO, M.C., MIRKIN, C. A., HERSAM, M. C, Nanotechnology Research Directions
for Societal Needs in 2020,
http://www.wtec.org/nano2/Nanotechnology_Research_Directions_to_2020/,
(9/10/2011)
[15] - http://www.cincoatings.com (01/10/11)
[16] - http://isre.fe.up.pt (01/10/11)
[17] - http://paginas.fe.up.pt/lcm (01/10/11)
[18] - http://www.fe.up.pt/lepae (01/10/11)
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
30
[19] - http://www.eng.titech.ac.jp/administration/index_e.html (01/10/17)
[20] - http://www.ox.ac.uk/admissions/undergraduate_courses/courses/az.html#an ,
http://www.ox.ac.uk/admission/postgraduate_course/course_guide/nanotechnology.
html (01/10/17)
[21] - http://engineering.mit.edu/education/graduate/aeroastro.php (01/10/21)
[22] – http://nanokids.rice.edu/mission.cfm (01/10/21)
http://www.planetseed.com/pt-br/node/16751
"Sixth nanoforum Report: European Nanotechnology Infrastructure and Networks";
Nanoforum.org, European Nanotechnology Gateway; Outubro 2011
http://www.nanowerk.com/nanotechnology/reports/reportpdf/report54.pdf
http://www.marcasepatentes.pt/files/collections/pt_PT/1/300/303/Evolu%C3%A7%C3
%A3o%20da%20Nanotecnologia%20-
%20Abordagem%20Nacional%20e%20Internacional.pdf
http://www.metalmat.ufrj.br/seminarios/Seminario_Metalmat_Nano_Carbono_2009.
pdf (01/10/11)
http://www.euroresidentes.com(01/10/11)
http://jpn.icicom.up.pt/2005/11/26/alunos_da_feup_constroem_nanosatelite.html
(02/10/11)
http://revistas.utfpr.edu.br/pg/index.php/revistagi/article/view/118/115 (06/10/11)
http://dei-s1.dei.uminho.pt/nanotec/download/6._Nanotecnologias.pdf (06/10/11)
http://www.marcasepatentes.pt/files/collections/pt_PT/1/300/303/Plano%20de%20a
c%C3%A7%C3%A3o%20estrat%C3%A9gico%20de%20Nanotecnologia%202010-
2015.pdf (07/10/11)
http://www.marcasepatentes.pt/files/collections/pt_PT/1/300/303/Evolu%C3%A7%C3
%A3o%20da%20Nanotecnologia%20-
%20Abordagem%20Nacional%20e%20Internacional.pdf (07/10/11)
http://www.cetene.gov.br/redesinstitucionais/nanocetene.php (07/10/11)
http://www.revbrasfarm.org.br/pdf/2008/RBF_R2_2008/pag_95a101_desenv_nanote
cnologia.pdf (07/10/11)
http://dei-s1.dei.uminho.pt/nanotec/download/6._Nanotecnologias.pdf (08/10/11)
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
31
Apêndice
1. Motor eléctrico mais pequeno do mundo tem um
nanómetro Com apenas uma molécula, o motor está na lista para entrar no Livro
Guinness dos Recordes 2011-09-05
Uma equipa de investigadores norte-americanos conseguiu criar, pela primeira
vez, um motor eléctrico com apenas uma molécula. Publicado na «Nature
Nanotechnology», o estudo levado a cabo por investigadores do Departamento de
Química da Universidade de Tufts, aborda as potenciais aplicações deste motor que
pode servir de base ao desenvolvimento de um novo tipo de dispositivos para servir
em áreas como a medicina ou a engenharia.
Com o diâmetro de apenas um nanómetro (ou seja, um milionésimo
de milímetro), o dispositivo foi inscrito pelos seus criadores no livro Guinness World
Records. “Fomos capazes de demonstrar que é possível proporcionar electricidade a
uma única molécula e conseguir que esta faça algo que não seja por acaso”, dizem os
autores do estudo.
No estudo, os investigadores afirmam que tem havido “progressos
significativos na construção de motores moleculares alimentados por luz e por
reacções químicas. No entanto, motores accionados por electricidade ainda não
tinham sido construídos, apesar de existirem várias propostas teóricas”.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
32
No artigo, os cientistas explicam que uma molécula de sulfureto metílico n-
Butyl (C5H12S) absorvida numa superfície de cobre pode ser operada como um motor
eléctrico. Os electrões de um microscópio por tunelamento foram utilizados para
conduzir o movimento da molécula.
Os investigadores aperceberam-se de que se controlassem a temperatura da
molécula podiam produzir um impacto directo na sua rotação. A temperatura mais
adequada para conduzir o movimento deste motor foi de -232º celsius.
Quanto mais altas as temperaturas forem mais difícil é controlar o motor. Os
investigadores querem agora controlar melhor as temperaturas para poderem
desenvolver aplicações práticas.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
33
2. Embalagens vão ser mais seguras e comestíveis Inovação portuguesa chega ao mercado mundial
José Teixeira, coordenador nacional do projecto.
Imagine uma camada natural finíssima à volta de uma maçã que aumenta a sua
qualidade, segurança e durabilidade, é comestível e até indica se o produto sofreu
alterações.
A inovação, que chega ao mercado a médio prazo, aplica a Nanotecnologia às
embalagens e está a ser desenvolvida no âmbito do projecto internacional
Nanopacksafer, explica José Teixeira, coordenador nacional e investigador do Instituto
para a Biotecnologia e Bioengenharia/Centro de Engenharia Biológica (IBB/CEB) da
Universidade do Minho.
O projecto pretende desenvolver embalagens alimentares com melhores
propriedades antimicrobianas, mecânicas e térmicas, através de nano-revestimentos
edíveis (protecção comestível), filmes não-edíveis e nano-partículas.
Os dispositivos permitirão também a monitorização efectiva das propriedades
do alimento. Por exemplo, será possível verificar facilmente a qualidade do peixe, do
queijo ou da fruta através de "sinais" de nanossensores incorporados no próprio
revestimento. A camada finíssima poderá também ser comestível sem que ocorram
alterações no sabor dos alimentos.
Nanotecnologia: Ensino na FEUP
34
Queijo com uma embalagem inteligente.
José Teixeira realça que estas embalagens inteligentes funcionais vão aumentar
a protecção da comida e prolongar o seu ciclo de vida. Será possível o controlo da
atmosfera interna do invólucro, a libertação controlada de moléculas (nanoaditivos
bioactivos) com actividade antimicrobiana, antioxidante ou de captura de oxigénio,
bem como o uso de nano-hidrogeis poliméricos que libertam determinados
ingredientes em resposta às condições ambientais.
O Nanopacksafer está a ser desenvolvido pelas universidades do Minho
(IBB/CEB e Centro de Física), Aveiro, Vigo, País Basco, Complutense de Madrid e Centro
de Investigação Valenciano IATA-CSIC. “A utilização desta tecnologia está em forte
expansão e temos recebido interesse de várias empresas e instituições”, vinca o
investigador da UMinho. A Nanotecnologia aplicada a embalagens na indústria
alimentar representou 150 milhões de dólares no ano de 2002, e deve rondar os 20 mil
milhões de dólares em 2012. “A segurança alimentar é um tema da maior importância
na sociedade actual”, sublinha José Teixeira, para acrescentar: “Apesar dos grandes
desenvolvimentos na área, os custos materiais e humanos associados continuam
muito elevados; além disso, os consumidores querem, cada vez mais, produtos
naturais e minimamente processados. A Nanotecnologia tornou-se, por isso,
fundamental para desenvolver tecnologias/processos e responder aos desafios da
indústria e dos cidadãos”.
Manga com nanorevestimento.
