segunda-feira, 14 de setembro de 2009

Hace tiempo que no escribo acá

Disculpenme! Voy a usar este espacio hoy para escribir algo relacionado a mi investigación en portugués. Sorry!

Definição de auto-organização (self-assembly):

Auto-organização é a agregação espontânea de pequenas unidades em materiais com desejável estrutura ou função.

Alguns tópicos sobre isso:
Do artigo "Self'assembly at all scales" - Science 295 (2992) 2418 (Whitesides, G. et al)

Auto-organização é a organização autônoma de componentes em padrões ou estruturas sem a intervenção humana. Os processos de auto-organização são comuns na natureza e na tecnologia. Eles envolvem componentes desde a escala molecular (cristais) até a escala planetária (sistemas climáticos) e muitos tipos diferentes de interações. O conceito de auto-organização é usado crescentemente em muitas disciplinas, com um diferente sabor e ênfase em cada.

Entre as razões pelas quais há interesse grande na AO,
  • A AO é uma das poucas estratégias práticas para fazer exemplos de nanoestruturas. Será, portanto, uma parte essencial da nanotecnologia.
  • A AO é comum a muitos sistemas dinâmicos, de multicomponentes, desde materiais inteligentes até estruturas de auto-cura para sensores em rede e redes de computadores.
AO não é, entretanto, um assunto formalizado, e as definições do termo AO parecem ser ilimitadamente flexíveis.

A AO pode se dividir em dois grandes grupos: estática e dinâmica.

Na AO dinâmica, as interações responsáveis pela formação de estruturas ou padrões entre componentes apenas ocorrem se o sistema está dissipando energia. Os padrões formados por competição entre reação e difusão em reações químicas oscilantes são simples exemplos.

Definem-se duas variantes ainda para AO: na AO com modelada, as interações entre os componentes e as propriedades regulares em seu ambiente deterinam as estrutuas que se formam. A cristalização em superfícies que determinam a morfologia do cristal é um exemplo. A cristalização de colóides em campos ópticos tridimensionais é um outro exemplo.

Propriedades comuns da AO

A AO reflete informações codificadas (como forma, propriedades de superfície, carga, polarizabilidade, dipolo magnético, massa, etc.) em componentes individuais: essas características determinam as interações entre elas.

A AO molecular envolve interações não-covalentes ou interações covalentes fracas (como van der Waals, eletrostática e interações hidrofóbicas, ligações coordenadas ou de hidrogênio).

Pelo fato de a AO requerer que os componentes sejam móveis, usualmente ela ocorre em fases fluidas ou em superfícies suaves. O ambiente pode modificar as interações entre os compoenntes. O uso de fronteiras e outros modelamentos na AO é particularmente importante, porque os modelos podem reduzir defeitos e controlar as estruturas.

A AO dinâmica é também comum em sistemas não-vivos, apesar desses processos serem menos estudados e menos entendidos, do que em sistemas vivos. Reações oscilatórias em solução e na superfície de catalisadores, células de convecção de Rayleigh-Beernard, padrões que se formam em substratos fluidizados de partículas e células STORM na atmosfera são todos exemplos.

Aprendendo doutros

Diferentes campos da ciência tomam diferentes caminhos para o entendimento. Cada um traz algo para a AO. Os químicos e engenheiros tendem a resolver problemas com o design e a síntese (ou fabricação, ou construção) de novos sistemas, os físicos observam sistemas existentes, os biólogos fazem modificações ao misturar partes preexistentes. Cada estilo será importante em algum aspecto da AO.

Entre as aplicações presentes e futuras, algumas são destaque na área em busca nesta pesquisa:

1. Cristalização em todas as escalas. A formação de redes cristalinas e regulares é um processo fundamental na AO, e é um método para converter partículas menores que 100nm em materiais fotônicos. Usando componentes de escala micrométrica pode levar a novas rotas para dispositivos microeletrônicos.

3. Nanoescala e tecnologia. Há dois avanços na fabricação de nanosistemas-o fundo e o topo-A síntese química está desenvolvendo uma variedade de métodos para fazer nanoestruturas- colóides, nanotubos e fios-para usar nos avanços de fundo (base). A AO oferece uma rota para associar esses componentes em conjuntos maiores e funcionais.

2,4 e 5 suprimidos.

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Uma das razões do rápido crescimento da AO como um campo de pesquisa é que este campo é uma solução para o problema de sintetizar estruturas maiores que moléculas. A estabilidade de ligações covalentes habilita a sínteses de quase todas as configurações arbitrárias de até 1000 átomos. Moléculas maiores, agregados moleculares e formas de organizar a matéria mais extensas que as moléculas não podem ser sintetizadas ligação por ligação. A AO é uma estratégia para organizar a matéria nessas largas escalas.

E então, a AO traz uma solução para a fabricação de segregados ordenados a partir de componentes com tamanhos de nanometros a micrometros. Esses componenters caem estranhamente entre os tamanhos que podem ser manipulados pela química e pela manufatura convencional. Essa faixa de tamanhos vai ser importante para o desenvolvimento da nanotecnologia (e a expansão da microtecnologia em áreas diferentes da microeletrônica. Também será uma área na qual o entendimento de estruturas e processos biológicos, e usando esse entendimento para mímicas não-biológicas, haverá muitas oportunidades de construir sistemas com novos tipos de função.



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