Fotônica
CONCEITOS E ÁREAS DE APLICAÇÕES
Fotônica é o campo da ciência dedicada a estudar a luz, sua dualidade onda-partícula (fóton), sua geração, detecção, manipulação, emissão, transmissão, modulagem, processamento de sinal, amplificação e sensoriamento.
A Fotônica é uma tecnologia estratégica para o aumento da competitividade da vários setores industriais. No setor de telecomunicações, as redes ópticas viabilizam as comunicações em altas taxas de transmissão. Na área médica, a fotônica é utilizada para diagnósticos e fins cirúrgicos em oftalmologia, dermatologia, cirurgia plástica e odontologia; além de permitir o desenvolvimento de equipamentos cirúrgicos de alta precisão e mínima invasão; kits de diagnóstico in vivo e in vitro precisos, sensíveis, rápidos, portáteis e amigáveis. Nas indústrias de transformação, lasers estão sendo utilizados para a realização de cortes, furos, soldas e gravações em diferentes materiais como metais, madeiras, couros e plásticos. Nos produtos para o consumidor, a fotônica está presente em aparelhos como monitores de computadores, televisores de LED e OLEDs. No setor de iluminação, os dispositivos emissores de luz a base de LEDs substituíram lâmpadas de filamento e tubos fluorescentes com ganhos de eficiência energética e durabilidade. No setor de fotovoltaicos, células fotovoltaicas e painéis solares são utilizados em geradores de energia elétrica de grande porte, casas e edifícios, e pequenos painéis para aparelhos eletrônicos como calculadoras de mão.
Por se tratar de uma tecnologia transversal, a Fotônica é uma área estratégica para o desenvolvimento econômico e social e para o domínio competitivo de áreas consideradas essenciais para o mundo moderno, em especial a manufatura, comunicação, saúde e defesa.
- Legenda: Imagens ilustrativas de aplicações tecnológicas envolvendo a fotônicadisponíveis no mercado e conceitos tecnológicos (não disponíveis ainda não mercado). (a) Fibra Ótica para transmissão de dados (disponível no mercado), (b)lâmpada funcionalizada (conceito, ainda não disponível no mercado) e (c)circuitos integrados fotônicos ou de luz (conceito, ainda não disponível nomercado).Fonte: Plano de Ação em CTI para Tecnologias Convergentes e Habilitadoras - Volume III Fotônica.
ATUAÇÃO DO MCTI
O Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) trabalha para criar e nutrir um ambiente de colaboração entre a indústria e academia, aliando competências em ciência, tecnologia e inovação, centrado na ética e na promoção continuada do completo desenvolvimento sustentável do ecossistema de Fotônica.
PLANO DE AÇÃO MCTI PARA A FOTÔNICA
A Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (ENCTI 2016-2022) propõe a instauração de um paradigma de inovação colaborativa no Brasil, estimulando o estreitamento das relações entre Universidade e Empresa e a interação entre os mais diferentes componentes do Sistema Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação - SNCTI. Ela orienta o SNCTI a buscar soluções para os grandes desafios sociais, ambientais e econômicos, contribuindo para a construção das bases do desenvolvimento sustentável do País.
O planejamento do SNCTI está baseado na ENCTI como documento estratégico e nos Planos de Ação dela derivados como documentos de caráter operacional. Neste sentido, o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações lançou o Plano de Ação em Ciência, Tecnologia e Inovação para Tecnologias Convergentes e Habilitadoras, Volume III – Fotônica, que contém um conjunto de desafios, metas, ações e estratégias de implementação para o período compreendido entre os anos de 2016 a 2022.
INICIATIVA BRASILEIRA DE FOTÔNICA - IBFÓTON
A iniciativa Brasileira de Fotônica, foi instituída por meio da Portaria GABMI nº 4.532 de 5 de março de2021, como principal programa estratégico para incentivo da Fotônica no país, com vistas a criar, integrar e fortalecer as ações governamentais na área, com foco na promoção da inovação na indústria brasileira e no desenvolvimento científico, tecnológico, econômico e social.
Dentre os objetivos da Iniciativa estão estruturar a governança e coordenar os esforços do Estado na temática de Fotônica; promover o avanço e o fortalecimento científico, tecnológico e a inovação nacional; estimular a pesquisa, o desenvolvimento conjunto de novas tecnologias e a transferência de conhecimentos e tecnologias; mobilizar, articular e fomentar os atores nacionais públicos e privados; garantir a universalização do acesso à infraestrutura avançada; e promover a formação, capacitação, atração e fixação de recursos humanos, a educação na área e sua divulgação.
No âmbito da IBFóton, serão priorizados os seguintes setores: Comunicações e Tecnologia da Informação e Comunicação, Saúde, Energia, Agricultura, Meio ambiente, Indústria, Defesa, Mobilidade e Educação; e as seguintes tecnologias: Fibras Ópticas, Dispositivos Fotônicos, Integração Híbrida, Óptica Integrada, Dispositivos Optoeletrônicos, Sistemas e Redes de Comunicações Ópticas, Lasers, Materiais Avançados para Fotônica, Nanofotônica, Plasmônica, Ópticas Clássica, Quântica e Não Linear, Instrumentação Óptica, Espectroscopia, Metrologia, Sensores, Displays e Iluminação.
A IBFóton está alinhada aos pilares fundamentais da Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (Encti 2016-2022) e aos objetivos estabelecidos no Plano de Ação de CT&I para Tecnologias Convergentes e Habilitadoras, Volume III – Fotônica, contribuindo assim com a promoção e o incentivo ao desenvolvimento científico, à pesquisa, à capacitação científica e tecnológica, e à inovação da área de Fotônica.
SISTEMA NACIONAL DE LABORATÓRIOS DE FOTÔNICA (SISFÓTON-MCTI)
O Sistema Nacional de Laboratórios de Fotônica (Sisfóton-MCTI) foi instituído por meio da Portaria GABIM nº 4.530, de 5 de março de 2021, como instrumento governamental na área de Fotônica, com foco na promoção da inovação na indústria brasileira e no desenvolvimento científico, tecnológico, econômico e social.
O Sisfóton-MCTI é constituído por um conjunto de laboratórios ou redes de laboratórios de caráter multiusuários, de acesso aberto a usuários públicos e privados, e direcionados à pesquisa, ao desenvolvimento e à prestação de serviços tecnológicos, ao empreendedorismo e à inovação em Fotônica.
Dentre os objetivos do Sisfóton-MCTI, destaca-se: promover o avanço científico, tecnológico, inovador e empreendedor do setor no País; fortalecer e ampliar a pesquisa orientada por missão na área; estimular parcerias entre as Instituições Científicas, Tecnológicas e de Inovação (ICT) e o setor privado; contribuir para a universalização do acesso à infraestrutura avançada na área; racionalizar e ampliar a criação de novas infraestruturas científico-tecnológicas no tema; estimular a internacionalização dos programas e das iniciativas nacionais; promover a formação, capacitação, atração e fixação de recursos humanos especializados.
Os laboratórios integrantes do Sisfóton-MCTI deverão possuir competências consolidadas para realização de pesquisa, formação de recursos humanos, transferência de conhecimento e tecnologia para a sociedade e garantia de acesso aos equipamentos e sistemas pelas comunidades científica, tecnológica e de inovação. Os laboratórios disponibilizarão, no mínimo, 30% (trinta por cento) do tempo de uso, em horas, da sua estrutura laboratorial, de seus equipamentos ou de sua expertise a usuários externos, tanto públicos quanto privados.
Para conhecer um pouco mais dos laboratórios do Sisfóton-MCTI, assista aos vídeos disponíveis na playlist do MCTI:
Os laboratórios integrantes do Sisfóton-MCTI são os seguintes:
FUNDAÇÃO CENTRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM TELECOMUNICAÇÕES (CPqD) – Laboratório Integrador
Laboratório de Sensoriamento e Monitoração Óptica (LSMO) e Laboratório de Integração Fotônica (LIF)
Coordenador: João Batista Rosolem
Vice-coordenador: Claudio Floridia
E-mail: rosolem@cpqd.com.br; floridia@cpqd.com.br
Website: https://www.cpqd.com.br/
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA (EMBRAPA)
Laboratório Nacional de Agro-Fotônica (LANAF)
Coordenadora: Debora Marcondes Bastos Pereira Milori
Vice-coordenador: Ladislau Martin Neto
E-mail: debora.milori@embrapa.br; ladislau.martin@embrapa.br
Website: https://www.embrapa.br/
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP)
Instituto de Física de São Carlos
Laboratório de Apoio à Inovação e ao Empreendedorismo em Tecnologias Fotônicas
Coordenador: Vanderlei Salvador Bagnato
Vice-coordenador: Cleber Renato Mendonça
E-mail: vander@ifsc.usp.br; crmendon@ifsc.usp.br
Website: https://www5.usp.br/
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL (SENAI)
Departamento Regional de Santa Catarina (DR/SC)
Instituto SENAI de Inovação em Sistemas de Manufatura e Processamento a Laser
Coordenador: Luís Gonzaga Trabasso.
Vice-coordenador: Moisés Felipe Teixeira
E-mail: luis.gonzaga@sc.senai.br; moises.teixeira@sc.senai.br
Website: https://sc.senai.br/institutos-senai-de-inovacao/sistemas-de-manufatura
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO (UFES)
Laboratório de Telecomunicações (LabTel)
Coordenador: Marcelo Eduardo Vieira Segatto
Vice-coordenadora: Maria José Pontes
E-mail: marcelo.segatto@ufes.br; maria.pontes@ufes.br
Website: https://www.labtelufes.net/
UNIVERSIDADE FEDERAL DO GOIÁS (UFG)
Rede de Laboratórios Integrados em Fotônica – LIFóton
Coordenador: Lauro June Queiroz Maia
Vice-coordenador: Pablo José Gonçalves
E-mail: lauro@ufg.br; pablo@ufg.br
Website: https://www.ufg.br/
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL (UFMS)
Laboratório de Óptica e Fotônica – LOFt
Coordenador: Anderson Rodrigues Lima Caires.
Vice-coordenador: Cícero Rafael Cena da Silva
E-mail: anderson.caires@ufms.br; cicero.cena@ufms.br
Website: https://infi.ufms.br/gof/
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (UNICAMP)
Laboratório Integrado de Fotônica na UNICAMP (LIF)
Coordenador: Newton Cesario Frateschi
Vice-coordenador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa
E-mail: fratesch@ifi.unicamp.br; hugo@unicamp.br
Website: https://www.unicamp.br/unicamp/
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR (CNEN)
Laboratório de Lasers e Aplicações Fotônicas
Coordenador: Wagner de Rossi
Vice-coordenadora: Denise Maria Zezell
E-mail: wderossi@ipen.br; zezell@usp.br
Website: https://www.gov.br/cnen/pt-br
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO (UNESP)
Instituto de Química da UNESP
Laboratório de Materiais Fotônicos
Coordenador: Sidney Jose Lima Ribeiro
Vice-coordenador: Marcelo Nalin
E-mail: sidney.jl.ribeiro@unesp.br; marcelo.nalin@unesp.br
Website: https://www2.unesp.br/
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO (UFPE)
Rede de Laboratórios de Fotônica da UFPE – FotonNetUFPE
Coordenador: Anderson S. Leonidas Gomes
Vice-coordenador: Joaquim Ferreira Martins Filho
E-mail: anderson.lgomes@ufpe.br; joaquim.martins@ufpe.br
Website: https://www.ufpe.br/
Os contatos estão disponíveis nos Folders nas versões em Português e Inglês.
Clique aqui pra ver os principais equipamentos disponíveis pelos laboratórios do Sisfóton.
O ECOSSISTEMA DE INOVAÇÃO EM FOTÔNICA NO BRASIL
O ecossistema de inovação em Fotônica engloba tanto o setor público como o setor privado e vem sendo fomentado ao longo das últimas décadas por diversas iniciativas. O MCTI possui instituições de pesquisa que atuam na área de Fotônica, como, por exemplo, o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI) e os Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT).
O CTI Renato Archer desenvolveu etapas de pós-processamento de wafers contendo dispositivos fotônicos a produção de fiber-arrays para o encapsulamento fotônico de dispositivos avançados, e em parceria com o setor produtivo constituiu um laboratório para a caracterização optoeletrônica de componentes e circuitos até 40GHz. Criou, em 2013, o primeiro Circuito Integrado para design de circuitos fotônicos ativos em silício operando em até 30GHz. Atualmente desenvolve processos para a convergência eletrônica/Fotônica e encapsulamento avançado em Fotônica.
Além do CTI Renato Archer, podem ser citados também os Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT) dedicados a P&D em Fotônica:
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Fotônica (INCT INFO - UFPE): atua na área de materiais fotônicos, dispositivos fotônicos, spintrônica, magneto-óptica e biofotônica.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Fotônica para Comunicações Ópticas (FOTONICOM-UNICAMP): atua na área de comunicações ópticas, dispositivos, sistemas e redes.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Óptica e Fotônica (INCT/INOF – IFSC/USP): integra especialistas de diferentes áreas (física, química, ciências médicas e de engenharia) para explorar novas aplicações de Óptica e Fotônica.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Fotônica aplicada à Biologia Celular (INCT-INFABiC – UNICAMP): atua em aplicações de óptica não linear.
Outras iniciativas alocadas em Instituições de Ensino e Pesquisa:
• Centro de Pesquisas em Óptica e Fotônica/USP;
• Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica de Campinas/Unicamp;
• Laboratório de Microondas – Universidade Federal de Pernambuco;
• Laboratório Instrumentação e Fotônica – COPPE/UFRJ;
• Laboratório de Fotônica – LAFOT – CEFET/RJ;
• Grupo de Fotônica e Fluídos Complexos – CFFC – UFAL;
• Comunicações Ópticas e Fotônica - Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW - Unicamp
Associações Setoriais:
• Sociedade Brasileira de Ótica e Fotônica (SBFoton)
• Associação Brasileira da Indústria de Semicondutores (ABISEMI)
Demais parceiros:
• Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações – CPqD
• Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
• Telecomunicações Brasileiras S.A. – Telebras.
COOPERAÇÃO INTERNACIONAL
DIA INTERNACIONAL DA LUZ
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No dia 16 de maio de cada ano, é comemorado mundialmente o Dia Internacional da Luz, aniversário da primeira operação bem-sucedida do laser em 1960 pelo físico e engenheiro Theodore Maiman. A data foi instituída por uma iniciativa mundial organizada pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco).
Dentre os objetivos do Dia Internacional da Luz destacam-se: melhorar a compreensão da sociedade de como as tecnologias baseadas na luz afetam a vida diária de todas as pessoas; destacar e explicar a ligação entre luz, arte e cultura; e estimular a cooperação internacional.
Atualmente, a data tem sido celebrada anualmente em todo o mundo, com diversas atividades práticas em escolas, festivais, conferências científicas, laboratórios abertos, observações do céu noturno, workshops, competições, atividades online, palestras e muito mais.
Além disso, o MCTI incentiva e encoraja que toda a Comunidade Brasileira de Ciência, Tecnologia, Inovação e Empreendedorismo, participe de iniciativas em comemoração ao Dia Internacional da Luz, como uma forma de divulgar a importância da luz e da Fotônica no nosso dia-a-dia.
O Centro Brasil-China de Pesquisa e Inovação em Nanotecnologia (CBCIN)
O Centro Brasil-China de Pesquisa e Inovação em Nanotecnologia (CBCIN) foi instituído pela Portaria nº 117, de 13 de fevereiro de 2012, na forma de uma rede cooperativa de pesquisa e desenvolvimento, como mecanismo de implementação do Acordo sobre Cooperação Científica e Tecnológica firmado pelo Brasil e pela China.
O CBCIN é uma iniciativa ministerial conjunta entre a Secretaria de Empreendedorismo e Inovação (SEMPI),por meio da Coordenação-Geral de Tecnologias Habilitadoras (CGTH/DETAP); e da Secretaria de Planejamento, Cooperação, Projetos e Controle (SEPLA), por meio do Departamento de Assuntos Internacionais e Cooperação (DEAIC). A coordenação científica ficou a cargo do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), por meio do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), e o fomento foi viabilizado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
No âmbito do CBCIN, apoiou-se, até o momento, 10 projetos de pesquisa realizados em conjunto em instituições brasileiras e chinesas. Embora o Centro seja voltado à área de nanotecnologia, também apoiou projetos voltados à Fotônica e à Novos Materiais. O material informativo apresenta os principais resultados alcançados no âmbito do CBCIN.
Instituto Virtual de Fotônica (BRICS VIP) e Grupo de Trabalho de Fotônica dos BRICS (Photonics WG)
Em 2015, os ministros de Ciência, Tecnologia e Inovação do BRICS (Brasil, Rússia, Índia, China e África Do Sul) decidiram estabelecer o lançamento de Chamadas Multilaterais Conjuntas a Projetos no âmbito do BRICS, quais sejam: Chamada CNPq/MCTIC/BRICS-STI Nº 18/2016; Chamada CNPq/MCTIC/BRICS-STI Nº 29/2017; e Chamada CNPq/MCTIC/BRICS-STI Nº 03/2019. Em 2017, iniciou-se as tratativas entre o Grupo de Trabalho de Fotônica. Os grupos de trabalho estabelecem as áreas estratégicas e prioritárias das ações e iniciativas conjuntas desde que sujeitas ao consentimento geral dos representantes de todos os países do BRICS. Na última reunião, os temas discutidos foram: sistemas de comunicação ótica de alta velocidade, aplicações fotônicas em bio-medicina, ótica integrada, fotônica para agricultura e indústria de alimentos.
A partir das reuniões do GT, sugeriu-se a criação do Instituto Virtual de Fotônica do BRICS (BRICS VIP) que se constitui em uma plataforma internacional de colaboração e interação para profissionais de áreas ligadas à Fotônica proporcionando acesso às principais ações internacionais de todo o agrupamento BRICS.
A parte brasileira do BRICS VIP é composta pelo Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, unidade de pesquisa do MCTI, e pelos quatro Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCTs).
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Fotônica (INCT INFO - UFPE): atua na área de materiais fotônicos, dispositivos fotônicos, spintrônica, magneto-óptica e biofotônica.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Fotônica para Comunicações Ópticas (FOTONICOM-UNICAMP): atua na área de comunicações ópticas, dispositivos, sistemas e redes.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Óptica e Fotônica (INCT/INOF – IFSC/USP): integra especialistas de diferentes áreas (física, química, ciências médicas e de engenharia) para explorar novas aplicações de Óptica e Fotônica.
• Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Fotônica aplicada à Biologia Celular (INCT-INFABiC – UNICAMP): atua em aplicações de óptica não linear.
PRODOC - Estudo para avaliar os impactos econômicos e sociais prospectivos dos investimentos em Fotônica no Brasil
A Secretaria de Empreendedorismo e Inovação (SEMPI), por meio do Departamento de Tecnologias Aplicadas (DETAP) e da Coordenação-Geral de Tecnologias Habilitadoras (CGTH), em parceria com a Secretaria-Executiva (SEXEC) e a Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO), participou do Projeto 914BRZ2023 de Cooperação Técnica Internacional - PRODOC/UNESCO com o estudo “Realizar estudo para avaliar os impactos econômico e social prospectivos dos investimentos em Fotônica no Brasil”, o qual tem o objetivo de fornecer subsídios para a formulação de políticas públicas para a área de Fotônica, alinhadas ao Plano de Ação de Ciência, Tecnologia e Inovação em Tecnologias Convergentes e Habilitadoras, de modo a melhor atender aos objetivos do desenvolvimento econômico, industrial e social do País.
O Mapeamento dos principais segmentos do ecossistema de fotônica no Brasil, apresentado pelo Consultor José Maria Mascheroni, contém um estudo dos ecossistemas de inovação, considerando os aspectos científico, tecnológico e de negócios, para os segmentos da fotônica: display, comunicação, tecnologia da informação, fotovoltaicos, tecnologia médica e das ciências da vida, medição e visão de máquina, iluminação, tecnologia de produção, defesa e segurança, componentes e sistemas ópticos e biofotônica. O estudo identifica as competências em Fotônica instaladas no País, incluindo o mapeamento da infraestrutura, da capacidade técnico-científico, das patentes e das empresas demandantes de soluções tecnológicas em fotônica, entre outros muitos aspectos relevantes.
Diálogos Setoriais – Inovação com Fotônica e Nanotecnologia para dispositivos médicos
Os são Diálogos Setoriais um instrumento de cooperação entre a União Europeia e o Brasil apoiado nos princípios da reciprocidade, complementaridade e interesse mútuo, que tem como fundamento a troca de conhecimentos, experiências e melhores práticas de natureza técnica e/ou política em temas de interesse comum.
O projeto Inovação com Fotônica e Nanotecnologia para Dispositivos Médico (disponibilizado na versão português e inglês) foi realizado na 9ª Convocatória dos Diálogos Setoriais e o objetivo foi buscar conhecimento prático para a formulação de políticas públicas que possam estimular e promover o desenvolvimento inovador e tecnológico na área de Fotônica. A proposta visou também estabelecer cooperação entre ecossistemas relacionados às áreas de Fotônica e Nanotecnologia, para gerar soluções inovadoras em produtos, processos e sistemas, e para promover projetos do tipo 2 + 2.
GOVERNANÇA DA ÁREA NO MCTI
No âmbito da governança das temáticas relacionadas à Fotônica, instituiu-se o Comitê Consultivo de Fotônica (CCFOTO), por meio do Decreto nº 10,137, de 28 de novembro de 2019 e pela Portaria Nº 2.471, de 1º de Junho de 2020. O CCFOTO é um órgão de assessoramento destinado a formular, acompanhar e avaliar propostas relacionadas à fotônica sobre: macro-objetivos; áreas prioritárias; diretrizes; alocação de recursos; e iniciativas, ações, programas e projetos.
CONTATOS E INTERLOCUÇÕES
Área Responsável: Coordenação-Geral de Tecnologias Habilitadoras (CGTH), Departamento de Programas de Inovação (DEPIN), Secretaria de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (SETEC).
Endereço: Esplanada dos Ministérios, Bloco E, Sala 382, Brasília-DF, CEP 70067-900
E-mail: cgth@mcti.gov.br
Telefone: +55 61 2033-7424