Matéria Condensada, Física Aplicada e Nanociência

A Física da Matéria Condensada e Materiais envolve o estudo das propriedades da matéria e suas aplicações em inúmeros setores da economia. A área teve grande desenvolvimento ao longo do século XX e incorporou as nanociências, que estudam as propriedades e aplicações de materiais com dimensões entre 1nm e 1000nm. Uma fração significativa dos prêmios Nobel em Física foram atribuídos a descobertas fundamentais e desenvolvimentos ou técnicas experimentais nesta área. É o caso do transistor (1956), da supercondutividade (1913 e 1972), do antiferromagnetismo e ferromagnetismo (1970), do efeito Hall quântico (1985), da supercondutividade de alta temperatura crítica (1986), da microscopia eletrônica e da microscopia de tunelamento (1986), da magnetorresistência gigante (2007), do grafeno (2010), do led azul (2014), dentre outros. Atualmente, a área de Física da Matéria Condensada, Materiais e Nanotecnologia vem recebendo forte investimento em todos os países desenvolvidos devido ao seu impacto para a sociedade e na economia mundial. 

O CBPF tem longa tradição de pesquisa em Física Teórica e Experimental da Matéria Condensada, comprovada pela reputação internacional alcançada por trabalhos teóricos e pela alta qualidade da experimentação desenvolvidos por seus pesquisadores. O CBPF foi a porta de entrada no país da moderna Física da Matéria Condensada na década de 60 e um dos institutos pioneiros no uso de técnicas nucleares para estudar sólidos, com ênfase em sistemas metálicos. Seguindo a tendência mundial, a física da matéria condensada teve notável crescimento no país nas últimas três décadas, acompanhado por uma forte evolução da infraestrutura experimental, e ocupa atualmente a 15a posição mundial na produção científica [Scimago/2014]. Atualmente o CBPF tem sólidos programas de pesquisa em áreas de vanguarda da Física da Matéria Condensada, Materiais e Nanociências, tais como: magnetismo, supercondutividade, informação quântica, spintrônica, magneto-orbitrônica e física de superfícies, dentre outras.

Nas últimas décadas a pesquisa em física em nível internacional também se expandiu para áreas multidisciplinares e tecnológicas. O Brasil tem acompanhado esta tendência e os temas multidisciplinares são recomendados como estratégicos nos planos nacionais de CT&I, nos últimos 15 anos. Além de contribuir para o avanço da ciência, a atividade em temas multidisciplinares tem sido também solicitada a contribuir de maneira decisiva para o desenvolvimento nacional através da explicação de fenômenos e da criação de tecnologias para uso na biologia, meio ambiente, produção de novos materiais, saúde humana, agricultura, energia, meios de comunicação e transporte. 

Nos últimos 10 anos, a ampliação da infraestrutura laboratorial do CBPF permitiu um redirecionamento e ampliação das atividades multidisciplinares e uma maior capacitação institucional para o atendimento de demandas da comunidade científica e participação em projetos científicos e tecnológicos nacionais e internacionais. Entre as linhas de pesquisa multidisciplinares desenvolvidas na instituição destacam-se o estudo de mecanismos que controlam os fenômenos de mineralização e o biomagnetismo na nanoescala e o estudo de interações interfaciais de materiais com sistemas biológicos, na micro e na nanoescala. Esses estudos fundamentais têm sido o ponto de partida para o desenvolvimento, no CBPF, de novos materiais biocompatíveis para uso na área da saúde e para a criação de conhecimento original da toxicologia de nanomateriais. 

Também neste período foi criado o Laboratório Multiusuário de Nanociências e Nanotecnologia (LABNANO), que oferece um conjunto de técnicas inovadoras para a realização de trabalhos de pesquisa de vanguarda na área de nanociências e nanotecnologia. O LABNANO é hoje um laboratório aberto e estratégico do MCTIC, no âmbito da ENCTI e da Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia. Outros investimentos permitiram o reequipamento de laboratórios que passaram a atuar de forma aberta, como o de Superfícies e Nanoestruturas, Ressonância Magnética Nuclear, Magnetometria, Raios-X, Preparação de Materiais Avançados, Microscopia de Ponta de Prova e Crescimento de Monocristais. A infraestrutura do CBPF conta ainda com uma série de laboratórios multiusuários e outros vinculados a grupos de pesquisa da instituição. Toda essa infraestrutura permite ao CBPF atuar como referência nacional em Física da Matéria Condensada, Materiais e Nanociências e em temas multidisciplinares.

Programas na área:  

1. Programa de Produção Científica e Desenvolvimento Tecnológico: Produzir pesquisa avançada em Física da Matéria Condensada, Materiais e Nanociências e temas multidisciplinares, com desenvolvimento da instrumentação científica aplicada à área, com impacto internacional significativo e potenciais avanços tecnológicos para a sociedade brasileira.
2. Programa de Expansão de linhas de pesquisa: Expandir as linhas de pesquisa nos seguintes temas: física de nanodispositivos, materiais para energia e química de processos em nanofabricação. 
3. Programa de Cooperação Científica: Participar em projetos em áreas multidisciplinares e instrumentação científica, atuando em parceria com instituições e redes de pesquisa nacionais e internacionais.
4. Programa de Pesquisa em Nanotoxicologia: Desenvolver pesquisa em toxicologia de nanomateriais em parceria com instituições nacionais e contribuir para o estabelecimento do marco regulatório e de protocolos para nanoprodutos nacionais.