Coordenação Central de Pós-Graduação e Pesquisa

Conciliando a direção do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas e do INCT de Engenharia de Superfícies com o ensino, a pesquisa e o desenvolvimento na Universidade, Fernando Lázaro, Professor Titular da Física, fala sobre suas atividades e projetos da parceria CBPF/PUC-Rio

Fernando Lázaro Freire Junior, Professor Titular do Departamento de Física da Universidade, assumiu a direção do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, o CBPF, em 2011, buscando um perfil de atuação mais compatível com o papel de Instituto Nacional de Física.

Lázaro também está à frente de um INCT, o de Engenharia de Superfícies, cujo núcleo é formado por 19 grupos de pesquisa de 13 instituições públicas e privadas, localizadas em sete estados da federação, reunindo mais de 30 pesquisadores principais. 

Parceiro da PUC-Rio em pesquisa e desenvolvimento, o CBPF é uma instituição histórica. Foi fundado em 1949 por três físicos que voltavam do exterior – Jayme Tiomno, Cesar Lattes e José Leite Lopes –, e traziam o desejo de colocar a pesquisa em física, no Brasil, em dia com seu tempo.

- Eles eram, o Lattes em particular, extremamente reconhecidos e estavam determinados a construir um polo moderno de produção científica, certamente o primeiro do Rio de Janeiro. Além dos físicos, empresários, militares e políticos brasileiros envolveram-se com a criação e o financiamento do CBPF em seus primeiros anos, todos acreditando ser, em especial, a física nuclear estratégica para a soberania da nação, conta Lázaro.

Após atravessar sérias adversidades no período da ditadura – quando, inclusive, alguns docentes migraram para os quadros do Departamento de Física da PUC –, o CBPF recuperou-se financeiramente na década de 1980, ao ser transformado, no governo Geisel, em instituto do CNPq. A anistia a pesquisadores ora exilados, como Leite Lopes, e a contratação de profissionais trouxeram ares novos.

Atualmente, o CBPF é uma unidade de P&D do Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação, que compreende ainda a formação de recursos humanos - abrigando, em seu corpo docente e de pesquisa, não apenas físicos, mas também engenheiros - e a prestação de serviços tecnológicos, como análises, e acadêmicos, como a cessão de uso do Laboratório Multiusuário de Nanociência e Nanotecnologia (Labnano) a usuários de outras instituições, como a PUC-Rio. O centro conta com pesquisa básica e experimental, teórica e aplicada, mas também atua em desenvolvimento tecnológico.

Lázaro acredita ser importante para a PUC-Rio ter um docente de seus quadros à frente de um centro de pesquisa que constitui um marco para a física brasileira.

- Também acho muito importante o fato de meu perfil de atuação ser muito mais aplicado do que voltado para a pesquisa básica, o que no CBPF não era a regra. A ideia não é o CBPF perder seu vínculo com o passado, que é a pesquisa básica, voltada para entender os problemas da natureza, a origem do universo, os problemas de mecânica quântica, mas não ficar restrito a isso, esclarece. Para ele, a tendência é crescer com a parte de nanotecnologia e materiais, isto é, trazer a função social de transferir resultados para o mercado.

- Não estou criando nada diferente, estou sendo conservador, brinca. O estatuto, registrado nos anos 50, já falava da física e suas aplicações. Os fundadores estavam antenados com a pesquisa de vanguarda no mundo. Olhavam para a pesquisa básica, mas já tinha o viés de aplicação desde aqueles tempos.

Este ano será o da elaboração do plano diretor do CBPF, que vai nortear os próximos cinco anos (2016-2020). “Será um ano de interlocução com o Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação para definir estratégias conjuntas e metas exequíveis”.

Interações com a PUC-Rio

Uma série de projetos envolvendo pesquisadores das duas instituições está em curso, além das colaborações cotidianas envolvendo a utilização de ambas infraestruturas laboratoriais.

Lázaro cita a interação de grupos da PUC e do CBPF no âmbito do programa Apoio a Núcleos de Excelência (Pronex), da FAPERJ, na área de nanodispositivos: “sem abandonar o conhecimento sobre novos materiais, como o grafeno, o objetivo central é o desenvolvimento de dispositivos com base na síntese e fabricação de materiais nanoestruturados pelos grupos participantes”.

Estão sendo estudados materiais como nanopartículas magnéticas para aplicações em medicina, grafeno e nanotubos de carbono, nanofios magnéticos ou não, multicamadas magnéticas, válvulas de spin e junções túnel magnéticas, nanomateriais multiferróicos e semicondutores orgânicos, ou seja, uma grande variedade de materiais com reconhecido potencial para aplicações tecnológicas na forma de dispositivos sensores de variáveis e parâmetros físicos, químicos ou biológicos - detecção de patógenos, entre outros.

- O Pronex reúne pesquisadores seniores de destacada e reconhecida atuação das duas instituições, e envolve estudantes dos dois programas de pós-graduação em Física, ambos de padrão internacional reconhecidos pelas CAPES, além de diversos jovens pesquisadores em torno do tema de nanofabricação, com reconhecida relevância acadêmica e aplicada, sublinha.

Nanotubos e microscopia de tunelamento - Os nanomateriais e os fenômenos físicos que os envolvem são de grande relevância científica e tecnológica e prometem modificar significativamente a relação entre o ser humano e a natureza. Entre os diversos tipos tecnologicamente atraentes estão os nanotubos de carbono. A Física da PUC-Rio e a do CBPF trabalham juntas na síntese e caracterização dos nanotubos com metais de transição, para aplicações futuras em catálise.

- A caracterização de um material desse tipo representa, por si só, um grande desafio experimental, pois nano-objetos são sempre de difícil detecção e visualização. Para alcançar esse objetivo, utilizamos, neste projeto, técnicas como microscopia eletrônica e de tunelamento de alta resolução, assim como espectroscopia de fotoelétrons e Raman. Na parceria, buscamos, com particular ênfase, utilizar a Microscopia de Tunelamento, que permite visualizar, com resolução atômica, a estrutura dos nanotubos e verificar suas estruturas eletrônicas localmente, explica o professor Marcelo Maia da Costa, da Física, que, no CBPF, tem como parceiro o professor Fernando Stavale.

Microscópio de tunelamento e de Força Atômica instalado no Laboratório Van de Graaff - Departamento de Física da PUC-Rio - crédito: divulgação

 O STM, sigla em inglês, está instalado no Departamento de Física da Universidade e opera em condições de ultra alto vácuo, ambiente extremamente limpo, que permitem verificar a adsorção de gases nesses materiais de forma controlada. “O projeto busca investigar os nanotubos e a dopagem do mesmo por metais de transição, analisando a possibilidade de emprego do material como reatores nanoscópicos para catálise heterogênea em futuras aplicações”, resume.

Transdutores magnéticos - O grupo de Física Experimental e Baixas Energias, do CBPF, por sua vez, tem estreita parceria com grupos da Metrologia e da Engenharia Elétrica da PUC. Os pesquisadores trabalham juntos no desenvolvimento de transdutores magnéticos de elevada sensibilidade e baixo custo, baseados no efeito da magnetoimpedância gigante (GMI), destinados a diversas aplicações biomédicas.

Os professores da PUC-Rio Elisabeth Costa Monteiro, da Metrologia,  Luis Antônio Gusmão e Eduardo Costa da Silva, ambos da Engenharia Elétrica, integram o grupo que interage com a Física Experimental e Baixas Energias, do CBPF - crédito: divulgação

De acordo com a professora Elisabeth Costa Monteiro, da Metrologia, por meio da colaboração com o professor Rubem Sommer, coordenador do grupo e do LabNano, é possível atuar em toda a cadeia de desenvolvimento dos transdutores magnéticos, desde as etapas de pesquisa básica – que envolvem o estudo dos conceitos físicos que regem o comportamento dos materiais, passando pela fabricação, caracterização e análise físico-química dos elementos sensores – até a fase de pesquisa aplicada –envolvendo tanto o desenvolvimento dos circuitos eletrônicos de condicionamento e transdução, quanto o projeto e implementação de protótipos, considerando as especificidades de cada uma das aplicações propostas.

Experimento LHCb – Já a professora Carla Göbel, do Departamento de Física, integra o experimento Large Hadron Collider beauty (LHCb Collaboration), um dos quatro em curso no colisor LHC, da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear - CERN, na Suíça, em parceria com os pesquisadores do CBPF Alberto Reis, Ignácio Bediaga, André Massaferri e Jussara Miranda, além de pesquisadores do Instituto de Física da UFRJ.

Da esquerda para a direita: Sandra Amato (IF-UFRJ), Alberto Reis (CBPF), Carla Göbel (PUC-Rio) e Ignacio Bediaga (CBPF), em encontro do experimento LHCb, na Cracóvia - setembro de 2013 - crédito: divulgação

- O objetivo das pesquisas é, através do estudo dos decaimentos produzidos nas colisões de prótons em altíssimas energias, buscar as razões da assimetria que existe de matéria e antimatéria no Universo, esclarece Carla.

Apesar de o experimento em si estar sendo feito na Suíça, os dados coletados são distribuídos para os membros do experimento em diversas instituições no mundo, via acesso remoto. As diversas análises dos dados coletados até agora já geraram mais de 200 publicações.

- Essas análises consistem em estudar, no nosso caso em particular, decaimentos específicos de mésons B e mésons D; o estudo da diferença entre os decaimentos de partículas e de antipartículas traz informação sobre o que esperamos ter sido uma das razões por que se formou mais matéria do que antimatéria no início do Universo, complementa.

Outras cooperações importantes como na área de Física de Neutrinos, entre os professores Hiroshi Nunokawa, da PUC, e João dos Anjos, do CBPF, foram elencadas pelo diretor Fernando Lázaro, que frisa também a atuação de três pesquisadores da Universidade no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Complexos, sediado no CBPF.

Por Renata Ratton

Assessoria de Comunicação

Vice-Reitoria Acadêmica