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.

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

              

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 Tecnologias Aplicadas (DETAP), Secretaria de Empreendedorismo e Inovação (SEMPI)
Endereço: Esplanada dos Ministérios, Bloco E, Sala 355, Brasília-DF, CEP 70067-900

E-mail: cgth@mctic.gov.br

Telefone: +55 61 2033-7424

 

 

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