Nanômetro: equivalências, usos e exemplos, exercícios - Ciência - 2023

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Nanômetro: equivalências, usos e exemplos, exercícios - Ciência
Nanômetro: equivalências, usos e exemplos, exercícios - Ciência

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o nanometro é um submúltiplo do metro que é igual a 1 x 10-9 me é abreviado como 1 nm. Representa um bilionésimo de metro, uma escala que não é comumente usada na vida cotidiana.

Como exemplos: uma molécula de açúcar tem 1 nm de largura, enquanto o vírus SARS CoV 19 tem um diâmetro entre 100 e 160 nm.

A palavra nanômetro deriva da combinação de duas palavras gregas: "nanos", que significa anão, e "metron", ou padrão de medida. O prefixo nano se tornou muito popular recentemente, graças ao surgimento da miniaturização e da tecnologia relacionada a objetos extremamente pequenos, como componentes eletrônicos.

Essas tecnologias do muito pequeno possibilitaram em pouco tempo, entre outras coisas, a criação de dispositivos eletrônicos com grande capacidade de computação em um tamanho portátil. E também reduziu os custos, tornando-os acessíveis para muito mais pessoas.


A ciência médica também se beneficiou dessa miniaturização. Por isso foi necessário criar unidades de medida adequadas para expressar tamanhos muito pequenos, incluindo o nanômetro.

Equivalências

A seguir estão as equivalências entre o nanômetro e outras unidades de medida frequentemente usadas na ciência e na engenharia e dão uma boa ideia de quão pequena é esta unidade:

Nanômetro a metro

O metro é a unidade de comprimento do Sistema Internacional de Unidades SI. Neste caso, a equivalência é:

1nm = 1 x 10-9 m

Da mesma forma, 1 metro possui 1.000.000.000 nm, ou seja, um bilhão de nanômetros.

Nanômetro para cm

O centímetro é um submúltiplo do metro amplamente usado para medir objetos do dia a dia. A equivalência entre centímetro e nanômetro é:

1nm = 1 x 10-7 cm

Não existem menos de 10 milhões de nanômetros em um centímetro.

Nanômetro a milímetro

Em milímetros, uma unidade muito usada para expressar pequenas coisas como as bitolas de fios de cobre, por exemplo, um nanômetro é:


1nm = 1 x 10-6 milímetros

Ou o que é igual, 1 nm é um milionésimo de milímetro. Isso significa que existem 1 milhão de nanômetros em 1 mm.

Nanômetro a microns

O mícron ou micrômetro, abreviado μm, é outro submúltiplo do medidor que é usado para coisas não visíveis a olho nu. O mícron é um milionésimo de 1 metro, portanto:

1 nm = 0,001 μm

Para se ter uma ideia desses tamanhos: uma célula sanguínea tem um diâmetro aproximado de 10 mícrons, que pela equivalência dada seria de 10.000 nm. E uma bactéria é 10 vezes menor ainda, pode medir 1 mícron ou 1000 nm.

Nanômetro para picômetro

O picômetro, ou pm, é um submúltiplo do metro ainda menor que o nanômetro. Um picômetro é igual a 1 × 10-12 m.

1 nm = 1000 pm

Os picômetros são adequados para medir comprimentos de onda muito pequenos, como raios X, por exemplo, que são da ordem de 17 horas.


Aplicações de nanômetros

O nanômetro é a unidade de medida apropriada para tamanhos em nanociência: o chamado nanoescala ou escala nanoscópica, bem como para os comprimentos de onda da área do espectro eletromagnético que vai do infravermelho próximo, passando pelo espectro visível até os raios gama.

Nanoescala

Na nanociência, que consiste no estudo e desenvolvimento de nanoestruturas, as faixas vão de 1 a 100 nanômetros, portanto, o nanômetro é uma unidade apropriada para os tamanhos que ali são manipulados.

Nessa escala, a gravidade não é uma força relevante, já que as massas são muito pequenas, mas outras interações tomam seu lugar e é necessário começar a levar em conta os efeitos quânticos.

Desta forma, as propriedades dos materiais em nível nanoscópico diferem marcadamente daquelas em escala macroscópica.

Chips de computador

Os chips de computador têm diminuído de tamanho com o tempo. No final da década de 1980, eles poderiam ter cerca de 2.000 nanômetros (0,0002 cm). Em 2009 eram 22 nanômetros e hoje seu tamanho foi reduzido para 10 nanômetros. Espera-se que diminuam ainda mais, pelo menos para metade do último valor.

Comprimento de onda do espectro visível

O espectro eletromagnético consiste no continuum de comprimentos de onda e frequências em que as ondas eletromagnéticas se propagam. Eles variam de ondas de rádio, as menos energéticas, a raios X e raios gama, a energia mais alta.

No meio está a faixa de luz visível: o conjunto de comprimentos de onda aos quais o olho humano é sensível.

O nanômetro é uma unidade de medida muito apropriada para esses comprimentos de onda. Estes são os valores que distinguem as pessoas:

-Vermelho: 700 nm

-Laranja: 665 nm

-Amarelo: 630 nm

-Verde: 600 nm.

-Azul: 550 nm.

-Indigo: 470 nm.

-Violeta: 450 nm.

Comprimentos de onda além do vermelho são conhecidos como infravermelho, enquanto depois do violeta é a radiação ultravioleta. O Sol emite radiação eletromagnética principalmente em todos esses comprimentos de onda.

Folhas de polarização

Os filmes polarizadores foram inventados no final da década de 1920 pelo americano Edwin Herbert Land (1909-1991). A fabricação de óculos de sol é um de seus usos mais conhecidos.

O material utilizado consiste em longas cadeias de moléculas de hidrocarbonetos revestidas com iodo e dispostas em filas paralelas, cuja separação é menor que o comprimento de onda da luz a ser filtrada.

Portanto, a separação deve ser de cerca de algumas centenas de nanômetros.

Os elétrons de condução nas moléculas são móveis ao longo da cadeia, que dessa forma se comporta como um fio condutor muito fino.

Dessa forma, quando a luz não polarizada incide sobre a folha (que contém componentes polarizados vertical e horizontalmente), esses elétrons começam a oscilar horizontalmente ao longo da cadeia.

O resultado é uma onda polarizada linearmente, com uma diferença de fase de 180º em relação ao componente horizontal da luz não polarizada, que se cancelam. Assim, a folha polarizadora absorve o referido componente horizontal, deixando apenas o vertical passar.

Difração de luz

Para que a difração de luz ocorra, o tamanho das grades deve ser da ordem dos nanômetros, uma vez que a difração só ocorre se a dimensão do obstáculo for menor que o comprimento de onda incidente.

Exercícios

Transforme as seguintes medições em nanômetros:

a) 0,000056 cm

b) 4 mícrons

c) 200 pm

d) 40,3 mm

e) 0,0027 dm

Solução para

0,000056 cm = 0,000056 cm x 1 x 107 nm / cm = 560 nm

Solução b

4 microns = 4 microns x 1000 nm / μm = 4000 nm

Solução c

200 pm = 200 pm x 0,001 nm / pm = 0,2 nm

Solução d

40,3 mm = 40,3 mm x 1 x 106 nm / mm = 40,3 x 106 nm

Solução e

Um dm é um decímetro, ou décimo de um metro:

0,0027 dm = 0,0027 dm x 1 x 108 nm / dm = 270.000 nm

Referências

  1. CEIICH UNAM: O que é um nanômetro. Recuperado de: youtube.com.
  2. Imagem digital. O que é um nanômetro. Recuperado de: gusgsm.com.
  3. Katz, D. 2017. Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning.
  4. Sardi, M. Nanotecnologia: o futuro a um nanômetro de distância. Recuperado de: palermo.edu.
  5. Wikipedia. Nanômetro Recuperado de: es.wikipedia.org.