Parceria estratégica potencializa a pesquisa multidisciplinar brasileira, integrando ciência de materiais e física quântica no combate a doenças.
Seleção e coordenação
Um consórcio científico formado pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e pelo Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) foi selecionado na chamada FAPESP–FAPERJ voltada ao desenvolvimento de Tecnologias Quânticas. O projeto, intitulado “Fotônica Quântica: de Materiais 2D a Moléculas Biológicas” (Processo: 2025/23257-4), receberá aproximadamente R$ 3 milhões para as instituições parceiras de São Paulo e R$3 milhões para as instituições parceiras do Rio de Janeiro, além de bolsas de doutorado, pós-doutorado e treinamento técnico.
A iniciativa é coordenada por Rodrigo Capaz, diretor do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano/CNPEM), com o pesquisador Marcelo Paleólogo Elefteriadis de França Santos como responsável na UFRJ. Também participam equipes da Unicamp, Universidade Federal de são carlos (UFSCar) e do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOR), ampliando a integração entre física, materiais, fotônica, neurociências e biologia molecular.
Escopo do projeto
O projeto investiga a interface entre a física quântica, materiais bidimensionais e sistemas biológicos, explorando fenômenos ópticos quânticos avançados para estabelecer novas bases em sensores, dispositivos fotônicos e métodos de diagnóstico em saúde. A combinação de fontes de fótons únicos, estados emaranhados e espectroscopia ultrassensível permitirá compreender tanto propriedades fundamentais de materiais 2D quanto comportamentos de biomoléculas relevantes para doenças neurodegenerativas e infecções virais.
Segundo Rodrigo Capaz, “a integração entre materiais quânticos e sistemas biológicos representa um avanço estratégico para o País, possibilitando o desenvolvimento de soluções tecnológicas inéditas em comunicação, computação e detecção.”
Participações do CNPEM e da UFRJ
A atuação do CNPEM se apoia em sua experiência consolidada na síntese e caracterização de materiais 2D e no desenvolvimento de dispositivos quânticos e fotônicos de primeira e segunda gerações, abrindo caminho para aplicações como emissores de fótons únicos e arquiteturas ópticas integradas.
No projeto, contribuem especialmente o Laboratório de Análises Microscópicas do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/CNPEM), a Divisão de Dispositivos e o Laboratório de Crescimento In-situ do LNNano, este último com um novo sistema de microscopia de tunelamento (STM) para investigação de propriedades eletrônicas e optovibracionais em escala atômica.
As instituições do Rio de Janeiro lideram a vertente biológica do projeto, abrangendo neurobiologia, virologia, bioimagem avançada e caracterização de biomarcadores associados a doenças como glaucoma, Alzheimer, Parkinson e a vírus de relevância médica no Brasil, como Zika, Chikungunya e Mayaro.
São três frentes principais: a preparação; a caracterização através de espectroscopia Raman e análise das moléculas e células biológicas quando interagindo com estados quânticos da luz; e o teste dos materiais 2D produzidos no CNPEM e na eventual integração desses materiais em bio-sensores quânticos. Segundo o responsável da UFRJ, Marcelo Paleólogo Elefteriadis de França Santos, “o projeto tem por objetivo geral pavimentar o caminho para sensores quânticos de biomoléculas utilizando novas fontes de fótons únicos e pares de fótons baseadas em materiais 2D.”
A sinergia da colaboração financiada pelo consórcio FAPERJ-FAPESP confere ao trabalho uma possibilidade rara no país de integrar técnicas e know-how de diferentes grupos na resposta a problemas de alcance multidisciplinar (biologia, ciência dos materiais, física, instrumentação e saúde) com impacto em ciência básica (metrologia quântica, caracterização e manipulação de biomarcadores, desenho e caracterização de novos materiais), ciência aplicada (fabricação de novos materiais) e, potencialmente, comercial (protótipos de geração de estados quânticos da luz, desenvolvimento de tratamentos para doenças neurodegenerativas, fármacos, etc). “É, também, uma oportunidade de integrar a pesquisa realizada nos dois estados com o objetivo expresso de aumentar o caráter cooperativo e não-linear da produção científica do País, de modo que o todo seja maior que a soma das partes.” Explica Marcelo Santos.
Instituições parceiras
O IDOR contribui com expertise em neurociência e estudos estruturais, enquanto Unicamp e UFSCar reforçam as capacidades de fotoluminescência, magnetoóptica, TERS/TEPL e técnicas de microscopia de varredura. Essa articulação nacional cria um ecossistema robusto capaz de explorar, em conjunto, fenômenos quânticos, materiais emergentes e aplicações biomédicas de alta complexidade.
Sobre o LNNano
O Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) atua na pesquisa e no desenvolvimento envolvendo a escala nanométrica, por meio de infraestruturas sofisticadas e equipes altamente especializadas, capazes de buscar respostas a desafios científicos e alavancar soluções tecnológicas. Suas instalações abertas compõem um parque único no País, incluindo microscopia eletrônica, criomicroscopia, microscopia de força atômica, além de salas limpas e laboratórios que possibilitam desde a síntese e a caracterização de materiais até a fabricação de dispositivos. Sua pesquisa científica aborda temas estratégicos, nos quais a nanociência e a nanotecnologia contribuem para a solução de problemas nacionais, como em energias renováveis, materiais para a sustentabilidade, saúde e dispositivos quânticos. O LNNano faz parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), uma Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).
Sobre o CNPEM
O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) abriga um ambiente científico de fronteira, multiusuário e multidisciplinar, com ações em diferentes frentes do Sistema Nacional de CT&I. Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), o CNPEM é impulsionado por pesquisas que impactam as áreas de saúde, energia, materiais renováveis e sustentabilidade. Responsável pelo Sirius, maior equipamento científico já construído no País. O CNPEM hoje desenvolve o projeto Orion, complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos. Equipes altamente especializadas em ciência e engenharia, infraestruturas sofisticadas abertas à comunidade científica, linhas estratégicas de investigação, projetos inovadores com o setor produtivo e formação de pesquisadores e estudantes compõem os pilares da atuação deste centro único no País, capaz de atuar como ponte entre conhecimento e inovação. As atividades de pesquisa e desenvolvimento do CNPEM são realizadas por seus Laboratórios Nacionais de: Luz Síncrotron (LNLS), Biociências (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenováveis (LNBR), além de sua unidade de Tecnologia (DAT) e da Ilum Escola de Ciência, curso de bacharelado em Ciência e Tecnologia, com apoio do Ministério da Educação (MEC).