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Adalberto Fazzio Nanotechnologies Coordinator
Ministry of Science, Technology
& Innovation
INOVAÇÃO , E PUR SE MUOVE COM A NANOTECNOLOGIA
• More than miniaturization: fundamental differences in physical, chemical, and biological behavior compared to bulk materials or individual atoms/molecules (quantum behavior; surface dominance; self-assembly; collective phenomena)
The U.S. NNI Definition of “Nanotechnology”
• Nanotechnology is the understanding and control of matter at dimensions between approximately 1 and 100 nanometers, where unique phenomena enable novel applications.
• Encompassing nanoscale science, engineering, and technology…
• …nanotechnology involves imaging, measuring, modeling, and manipulating matter at this length scale.
• The US has maintained a consistent definition of nanotechnology (above), which is the basis for identification and federal coordination of activities (NNI Strategic Plans 2004, 2007, 2011, and other documents)
• ISO and other bodies have adopted generally similar definitions (though some regulatory bodies may require more specificity to meet their missions)
Fonte: Luxresearch - Nanotech and its Growing Influence in the International Market (NanotecExpo 2006 - SP)
South Korea
US
Japan
Israel
Germany
China
Taiwan
U.K.
France
Brazil
2000 2002 2003 2004 2005 2001
Worldwide Initiatives in Nanosciences & Nanotechnologies
NNI
Support from the Executive and Legislative branches of Government
since its creation in 2000. The NNI involves the nanotechnology-related
activities of 25 Federal agencies, 15 of which have specific budgets for
nanotechnology R&D. The agencies involved allocate expenditures from
their core budgets, demonstrating nanotechnology’s importance to their
mission.
The National Nanotechnology Initiative (NNI) is a multi-agency U.S. Government program that coordinates Federal efforts in nanotechnology.
The 2012 Federal Budget provides $2.1 billion for the National Nanotechnology Initiative (NNI), reflecting steady growth in the NNI investment.
Fonte: Luxresearch - Nanotech and its Growing Influence in the International Market (NanotecExpo 2006 - SP)
South Korea
US
Japan
Israel
Germany
China
Taiwan
U.K.
France
Brazil
2000 2002 2003 2004 2005 2001
Worldwide Initiatives in Nanosciences & Nanotechnologies
US$ 655Mi(4)
US$2.1Bi
US$ 6,8Mi
US$ 300Mi
US$480Mi(4)
US$610Mi
US$310Mi
• Conhecimento fundamental da natureza pelo controle da matéria em nanoescala
• Comunidade interdisciplinar Global (~ 600.000) para a I & D, nano-EHS eELSI
• Avanços em Ciência e Tecnologia (C & T)
• Novos métodos e ferramentas
• Extensa Infra-estrutura de multi-domínio
• Novos ecossistemas de educação e inovação
• Novas indústrias com maior valor agregado
• Soluções para o desenvolvimento sustentável
MC Roco, 28 de março de 2012
Resultados principais da nanotecnologia em 10 anos
• Catalisadores • Transistores e dispositivos de memória • Aplicações estruturais (revestimentos, materiais rígidos, ...) • Aplicações biomédicas (detecção, implantes,.) • Tratamento do câncer e doenças crônicas • Armazenamento de energia (baterias), conversão e utilização • Filtragem de água • Monitores de vídeo • Litografia óptica e outros métodos de microusinagem • Aplicações ambientais
Levando a novas indústrias, algumas com preocupações de segurança:cosméticos, alimentos, desinfetantes, .. MCRoco, 28 de março de 2012.
2000-2010: Dez produtos altamente promissores que incorporam nanotecnologia
• Modelagem - teoria e simulação: x1000 mais rápido, design essencial • Uma mudança de "passiva" para "ativas" das
nanoestruturas / nanosistemas • Alguns Nanosistemas autoalimentados, auto reparáveis, dinâmicos • Penetração da nanotecnologia na indústria - para o uso em massa,
catalisadores, eletrônica, inovação de plataformas, consórcios • Nano-EHS - mais preditiva, integrada com nanobio & ambiente • Nanomedicina personalizada - de monitoramento para tratamento • Fotônica, eletrônica, magnetismo - novos recursos, integrada • Energia de fotossíntese, utilização, armazenamento; células solares
economicamente viáveis até 2015 • Habilitação e integração com novas áreas - bio, info, cognição • No começo a preparar os trabalhadores da nanotecnologia - a integração
do sistema • Governança de nano para benefício da sociedade - a institucionalização
MC Roco, 28 de março de 2012
Doze tendências em Nanotecnologia para 2020
. World (US) People
-primary
workforce
SCI papers Patents applicat-
ions
Final
Products
Market
R&D
Funding
public +
private
Venture Capital
2000 (actual) ~ 60,000
(25,000)
18,085 (5,342) 1,197 (405) ~ $30 B
($13 B)
~ $1.2 B
($0.37 B)
~ $0.21 B ($0.17 B)
2010 (actual) ~ 600,000
(220,000)
78,842 (17,978) ~ 20,000 (5,000) ~ $300 B
($110 B)
~ $18 B
($4.1 B)
~ $1.3 B ($1.0 B)
2000 - 2010
average
growth
~ 25%
(~23%)
~ 16%
(~13%)
~ 33%
(~28%)
~ 25%
(~24%)
~ 31%
(~27%)
~ 30%
(~35%)
2015
(estimation in 2000)
~ 2,000,000 (800,000) ~ $1,000B ($400B)
2020 (extrapolation) ~ 6,000,000 (2,000,000) ~ $3,000B ($1,000B)
2000-2010 Estimates show an average quasi-exp growth rate of key nanotechnology
indicators of 16% - 33%
EEUU
Georgia Tech. Global Database 2000-2009
Historical and projected markets for nanotherapeutics (Tx) and nanodiagnostics (Dx)
Users of the National Network for Computational in Nanotechnology in the United States.(Theory, Modeling Simulation)
NanoDays map showing the distribution of NanoDays kits to over 200 sites in all 50 states, Washington DC, and Puerto Rico, with photographs of some of the wide range of activities that have taken place across the nation (courtesy L. Bell).
Darker green indicates states that have two-year degree institution nanotechnology programs associated with NACK (from http://www.nano4me.org).
OVERVIEW ON BRAZILIAN NANOTECHNOLOGY INICIATIVES
1950 1960 1970 1980 … Today
Brazil- Historical challenges
Energy shortage
No Automotive
Industry
Oil Crisis
Agriculture Expansion
Innovation Challenge
3rd largest civil aircraft
manufacturer
3rd largest oil company in the world
6th largest* automotive
manufacturer
Basic Inputs Development
2nd largest mining
company
50% of fuel consumption comes from sugar cane
ethanol
Brazil is the 3rd largest food
exporter
Aircraft Industry
development
Big-Chalenge 2008-manufacture
17% of GDP 2011- manufacture
14% of GDP
*Non-exhaustive list
Lei nº 10.973, de 2 de dezembro de 2004
Decreto nº 5.563, de 11 de outubro de 2005
A Lei de Inovação apresenta um conjunto de medidas de
incentivos à inovação científica e tecnológica, com um esforço
concentrado na pesquisa, desenvolvimento e inovação que
contribuam para aumentar a competitividade das empresas nos
mercados interno e externo e o melhor aproveitamento do capital
intelectual do País.
Lei de Inovação
Pesquisa de Mercado
Pesquisa Básica Pesquisa Aplicada Desenvol.Tecnológico Desenvol. de Protótipo TIB/Apoio Técnico Linha de Produção
Transporte ; Logística; Comercialização
Fase de risco Tecnológico
Não Atua Não Atua Não Atua Atua
Incentivos Fiscais para P,D&I
Lei nº 11.196/2005
(Lei do Bem)
2,5% atividade inovadora
Resultados PINTEC 2008 Porcentagem da receita referente aos dispêndios com inovação
Resultados PINTEC 2008 Referencial da principal inovação de produto
2,67
2,36
1,86
1,72
1,01
0,89
0,88
0,58
0,48
0,30
0,54
0,80
0,75
0,70
0,36
0,56
0,61
0,55
0,59
0,67
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
Japão (2007)
Coreia (2007)
Estados Unidos (2008)
Alemanha (2007)
China (2007)
Reino Unido (2008)
Canadá (2008)
Espanha (2007)
Brasil (2008)
Rússia (2008)
Fonte: Elaborado com base em www.mct.gov.br.
Public & Private funding for R & D (% GDP)
In developed contries more than 70% of the funding for innovation comes
from the companies.
Investimento Estatal Investimento Empresarial
Cooperative Networks: 24
National S&T Institutes on Nanotechnology: 16
Researchers > 2500
Graduate(Msc +PhD) > 3000
Around 1,9% of the world Nanosciences papers
Nanosciences & Nanotechnology Numbers & Facts in Brazil
National Labs :8
Nanobiostructures and NanoBioMolecular Simulation (UFC)
Pharmaceutical Innovation (UFPE) Photonics (UFPE) Nanotechnology for Integrated Markers for (UFPE)
Nanobiotechnology of Midwest and North(UNB)
• Carbon Nanomaterials (UFMG) • Nano-Biopharmaceutics (UFMG)
Semiconductor Nanodevices (PUC / RJ)
• Nanotechnology in Materials Science (UNESP) • Organic Electronics (USP) • Optics and Photonics (USP)
Complex Functional Materials (UNICAMP) Micro and Nanoelectronics Systems - NAMITEC (UNICAMP) Photonics for Optical Communications (FOTONICOM) (UNICAMP)
Nanostructured Molecular Systems
Surface engineering ( UFRGS)
National Institutes of S&T - Nanotechnology
The Carbon National Institute
National Research Network on
Carbon Nanotubes
(2006-2010)
National Science and Technology Institute of Carbon Nanostructured Materilas
2009 - 2013
54 researchers including physicists, chemists, biologists and engineers 19 research institutions and companies in 8 Brazilian States
Technology Center on Carbon Nanotubes
A platform for the transfer of new technologies
Nanostructured Cement
(Industrial Scale)
Industrial production of Carbon Nanotubes Polymeric
Nanocomposits (Industrial Scale)
Nanostructured Cement
(Pilot Research)
Carbon Nanotubes synthesis
(Pilot Scale)
Polymeric Nanocomposits (Pilot Research)
Research by Market Demand (Service)
SMS Services
US$ 20 Million
LNNano
LNBio
CTBE
Administration LNLS
Nat.Center of Research in Energy and Materials- Campinas-SP
FEG-TEM JEOL JEM-2101F
MSC -TEM JEOL JEM 2010
Electron, STM, AFM Microscopies Microfabrication Lab.
LNNano
40
Brazilian Center for Physics Research http://www.cbpf.br
LABNANO
LABNANO – Open facility on Nanotechnology and Nanoscience
Facilities • E-beam litography : eLine/Raith • Transmission Electron Microscope with EELS: JEOL 2100F
Instrumentação Agropecuária
Nanotechnology Network Applied to Agribusiness
National Nanotechnology Laboratory for Agriculture (LNNA)
Embrapa Instrumentação
Agropecuária
São Carlos, SP
Nanotech Research network:
- 150 researchers
- 54 research centers and universities
Nanotechnology
Cellulose Nanofibers: from different sources
1-white and colored cotton
2-curauá
3-sisal
4- sugarcane
bagasse
5- coconut fiber waste
Inmetro Campus at Xerém - RJ
www.inmetro.gov.br
Mechanical and
Materials
Operational Center Optics
Electricity and
Telecommunication
Thermal Chemistry
Acustics and
Vibration
Particulated System:
Pharmaco, Pigments,
nanofluids
Materials Metrology
Division
Nanometrology:
Microscopy and Nanomaching
Surfaces and Thin Films:Nanocatalysis
Carbon Nanotubes (CNT) characterization
Nanobiometrology: proteomic, biomembrane
Organic Devices:
OLED
Tribology:
Biofuel
Biomaterials:
Implants
Magnetic Materials:
Magnetic steels,
sensors
Thermophysic
al properties Biofuel
Nanofluids
7 group leaders
24 post-docs
Materials Metrology
Microscopy
SEM + EDS + EBSD
Dual beam – FIB+MEV
TEM with Cs correction
TEM
Surface phenomena
Tribometer Micro-tribometer Friction simulator
Ultra-high vacuum STM AFM XPS + AES + ISS + LEED
•Formulations are more transparent and less oily •Increases the sunscreen retention time in the skin due to an increase of bioadhesion •Reduce the skin penetration of the filters •Provide a controlled release of the filters •Reduce the sensitization of chemical filters
NANOTECHNOLOGY IN SUNSCREENS
Network on Nanocosmetics: From the concept to the technological applications
2005 - 2010
$ 1,5 M
Coordinator: Silvia Stanisçuaski Guterres (UFRGS)
77 PhD
concluded
3 New
Companies
Products
on the market
22 Patents
293 Papers
GOALS ACHIEVED 99 MSc
concluded
22 Post Doc
Positions
60 University-Companies
Colaborations
27 Books and
Chapters
Nanocosmetics Network Results
Adriana Raffin Pohlmann Alessandro Jager Sílvia S. Guterres
From lab to market: report of a successful
technology transfer from University to
Industry
Cronology
2005 2009 2006 2007 2008
Project approved Nanocosméticos
Edital FINEP 2005
Funds avaliable
Agreement Ufrgs--Biolab-Finep
Planning and development of
experimental activities
First stage of experimental work
Patent redaction
Round meeting tables
End of the experimental step
Prototypes
Process scaling-up
Patent application
Registration ANVISA
Marketing
Launching event PROTOPROT FPS 10 +++
2010
UFRGS:
receipt of royalties
100 – 400 nm
Risk of systemic absorption
Lack of “nano effect”
Particle size
240 nm
Concept of Nanophoton Technology
Nanocapsules
Buriti oil Octocrilene Avobenzone Polymeric wall
Workshops promoted by MCTI in 2011
Workshop for researchers and
Industries – São Bernardo do Campo – 10/2011
Workshop for researchers and Industries – Florianópolis – 10/2011
Companies that develop/use nanotechnologies R&D
AL
1%
BA
1%
CE
2%
DF
1%
GO
5%
MG
8%
MT
1%
PB
1%
PE
1%
PR
4%RJ
8%
RN
2%
RS
9%
SC
9%
SE
1%
SP
46%
Companies that develop/use nanotechnologies
Distribution among the states
Total: 163 companies
Biotechnology; 6,9%
Cosmetics; 4,6%
Packages/Plastics; 5,4%
Energy; 7,7%
Engeenier; 4,6%
Pharmaceutics; 13,1%
Health; 7,7%
Environment/Remediation; 3,1%
Nano/Microelectronics; 3,8%
Nanocomposites/Materials; 17,7%
Odontology; 6,2%
Agroindustry; 1,5%
Food; 1,5%
Eco products; 3,8%
Quemistry/Petroquemistry; 5,4%
Industrial Devices; 3,8%
Textile; 1,5% Paint/Varnishes;
1,5%
Total: 130 companies
Companies covered by economical subsidy
Companies with R&D in Nanotechnologies
6,9%
4,6%
5,4%
7,7%
4,6%
13,1%
7,7%
3,1%
3,8%
17,7%
6,2%
1,5%
1,5%
3,8%
5,4%
3,8%
1,5%
1,5%
Biotechnology
Cosmetics
Packages/Plastics
Energy
Engeenier
Pharmaceutics
Health
Environment/Remediation
Nano/Microelectronics
Nanocomposites/Materials
Odontology
Agroindustry
Food
Eco products
Kemistry/Petrokemistry
Industrial Devices
Textile
Paint/Varnishes
PATENT DEPOSITED IN BRAZIL (nano) 2004-2009
: INPI..
RESIDENTS
119
NO-RESIDENTS
74
Nanotechnology
Science, T & I
Environment
Agriculture
Defense
Industry & Commerce
Education
Energy
Health
Nanosciences & Nanotechnology governance - Interministries Nanotechnology Committee
Ministerial Order - 2012
…to improve governance and policies For Nano programs in Brazil
• Propor mecanismos de integração da gestão e da
coordenação das atividades relacionadas às nanotecnologia;
• Propor mecanismos de planejamento, implementação,
acompanhamento e avaliação das atividades relacionadas às
nanotecnologias;
• Formular recomendações de planos, programas, metas,
ações e projetos integrados para a consolidação e a evolução
das nanotecnologias no País, indicando potenciais fontes de
financiamento; e
• Indicar os recursos financeiros necessários, destinados a
apoiar projetos de P,D&I em nível nacional e internacional,
quando envolver cooperação bilateral ou multilateral em
nanotecnologias.
Comitê Interministerial de Nanotecnologia
SisNANO
Special Secretariat for Nanotechnologies
Strategic Labs
Associated Labs
Lauch of a System of Nanotechnology National Labs to coordinate and optimize the infrastructure sharing.
System of Nanotechnology National Labs
Ministerial Order - 2012
SisNano - Objetivos
Estruturar uma gestão integrada para a Nanotecnologia.
Desenvolver um programa de mobilização de empresas instaladas no Brasil e de apoio às suas atividades para atuar no desenvolvimento de processos, produtos e instrumentação envolvendo
ciência e tecnologia na nanoescala.
Promover no País o avanço científico e tecnológico e a inovação ligados às propriedades da matéria na nanoescala.
Otimizar a infraestrutura, o desenvolvimento de pesquisa básica e aplicada e atividades ligadas à inovação na nanoescala, servindo como suporte ao avanço acelerado do país na área estratégica de
Nanotecnologia e Nanociências, dotando o país de infraestrutura, no mínimo, equivalente aos países mais adiantados na área e de formas de operação adequadas à participação de todos os atores
relevantes, nesse processo.
SisNano - Objetivos
Consolidar e ampliar a pesquisa em nanotecnologia e nanociências, expandindo a capacitação científica e técnica necessária para explorar os benefícios resultantes dos desenvolvimentos
associados e suas implicações tecnológicas nas subáreas: nanofabricação, partículas, instrumentação para nanotecnologia e nanociências, processos em nano e microeletrônica, nanotoxicologia, energias
renováveis e limpas, nanobiotecnologia, nanocompósitos, nanofármacos e materiais nanoestruturados.
Universalizar o acesso da comunidade científica, tecnológica e de inovação do país à infraestrutura avançada para produção e caracterização de nanoestruturas e produtos finais utilizando
propriedades da nanoescala e materiais baseados nessas propriedades.
Capacitar o país a desenvolver amplos programas de cooperação internacional em condições de igualdade com os parceiros atualmente mais desenvolvidos na área, sempre tendo em vista os
grandes objetivos nacionais.
Promover a formação e capacitação de recursos humanos, a educação e a divulgação da nanotecnologia.
SisNANO - Características
Coordenação Coordenação-Geral de Micro e Nanotecnologias (MCTI)
Comitê Supervisor (CS) Comitê Consultivo de Nanotecnologia (CCNano) do MCTI
(Portaria nº 260 de 3 de maio de 2011)
Apoio e Execução Unidades de Pesquisa
CBPF INT INPE LNLS/LNNano CETENE CTI LNCC
SisNANO - Características
Composição - Laboratório Estratégicos - Laboratórios Associados
Laboratórios Estratégicos
- “Facilidades Abertas”. - Disponibilizada a usuários externos ≥50% do tempo. - Financiamento: MCTI e serviços prestados ao setor produtivo - Missão educacional. - Comitê Gestor e Comitê Técnico-Científico.
Laboratórios Associados
- Disponibilizada a usuários externos ≥ 15% do tempo. - Financiamento parcial do MCTI: manutenção dos equipamentos e
custeio das operações, em valores proporcionais à fração de tempo disponibilizada para usuários externos.
- Comitê Gestor e Comitê Técnico-Científico.
SisNANO – Gestão e Competências
Gestão Laboratórios Estratégicos Laboratórios Associados
Contrato de Gestão com o MCTI
Competências
CCNano Analisar as propostas submetidas por Instituições de pesquisa que queiram se integrar à rede SisNANO/MCTI
Comitê Supervisor
Definir o número e a localização de Laboratórios Estratégicos e realizar o credenciamento dos Laboratórios Associados, buscando minimizar desigualdades regionais e levando em conta a Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação
Strategic Areas
Aerospace
Agribusiness
Defense
Energy
Environment
Health
Strategic Areas & Industry Sectors A
rea
Environment Se
cto
r
Plastic, rubber and nanocomposites
Go
als
Develop new materials from biomass
Are
a
Health Sect
or
Drugs Go
als Applying
nanotechnology in the diagnosis and treatment of neglected and / or tropical diseases
Strategic Areas & Industry Sectors A
rea
Health Sect
or
Hygiene, perfumery and cosmetics
Go
als Applying
nanotechnology to photoprotection
Are
a
Aerospace Agribusiness Health Environment Defense Energy
Sect
or
Sensors and electronic devices
G
oal
s Increase efficiency and quality in products / processes and integration of features
9,4% USA 5,3% FRANCE 4,3% GERMANY 0,8 % CHINA
COOPERAÇÃO INTERNACIONAL
Embrapii
2012 – 2015 R$ 74,6 billions (~US $ 44,5 bi)
MCTI R$ 29,2 (39,1%)
MEC/CAPES R$ 12,5 (16,8%)
MDIC/INMETRO/BNDES R$ 7,2 (9,7%)
MME/PETROBRAS/ELETROBRAS
R$ 6,6 (8,9%)
MD R$ 4,0 (5,3%)
MS R$ 2,1 (2,8%)
MAPA/EMBRAPA R$ 1,9 (2,6%)
FAPs R$ 10,2 (13,7%)
Others R$ 0,8 (1,1%)
Estimate financial support
Researchers & Scientists on R & D in Industries
CINETISTAS e ENGENHEIROS em P&D na INDUSTRIA
0
20
40
60
80
100
120
140
1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008
Ano
Cie
ntista
s e
En
ge
nhe
iro
s /
10
.00
0 T
raba
lhad
ore
s
USA
JAPÃO
ALEMANHA
FRANÇA
ITÁLIA
CANÁDA
INGLATERRA
CORÉIA
CHINA
BRASIL
CINETISTAS e ENGENHEIROS em P&D na INDUSTRIA
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1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008
Ano
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ALEMANHA
FRANÇA
ITÁLIA
CANÁDA
INGLATERRA
CORÉIA
CHINA
BRASIL
Fonte: UNESCO 2009, Plano Nacional de Pós-graduação PNPG 2010-2020
Researchers & Scientists on R & D in Industries
Science without Borders: The Brazilian ST&I mobility program
at
CNPq/MCTI - CAPES/MEC
100 000 students in 4 years
GOALS
Enhance Brazilian science, technology, innovation and competitiveness through the expansion of international mobility.
Increase the presence of Brazilian researchers and students at various levels in institutions of excellence overseas; Increase the innovative expertise of personnel from the
technological industries; Attract young scientific talents and highly qualified
researchers to work in Brazil.
Two-way program
PRIORITY AREAS
Engineering and other technological areas
Basic and Natural Sciences
Health and Biomedical Sciences
Information and Communication Technologies
Aerospace
Pharmaceuticals
Sustainable Agricultural Production
Oil, Gas and Coal
Renewable Energy
Biotechnology
Nanotechnology and New Materials
Technology for prevention and mitigation of natural disasters
Biodiversity and bioprospection
Marine Sciences
Minerals
New technologies for constructive engineering
Formation of technical personnel
Science Without Borders
• 100 000 Grants and Scholarships will be given for PhD students , visitor professors, postdocs and undergraduate Brazilian students to study and work abroad(.75 000 gov. +25 private)
• Several American Universities are already receiving Brazilian researchers and students under the science without borders program.
• The program is a great opportunity to straighten the colaboration of Nanosciences research groups as well as for companies With R&D on Nanotechnology to interact with Brazilian groups.
Academia,
Institutes of Technology,
Research Centers,
Universities
Productive Sector,
Small Companies,
Medium Companies,
Big Companies,
Private Sector
TODAY
TOMORROW Productive Sector,
Small Companies,
Medium
Companies, Big
Companies,
Private Sector
Academia,
Institutes of
Technology,
Research Centers,
Universities
Micro and Nanotechnologies Coordination
MCTI/SETEC
General Coordinator
Finance & Research Alfredo Mendes
Nanotech Companies
Francine
Nanotechnologies & Society
Eder
International Cooperation
Anna
Secretary
Advising Committee
The five DOE Nanoscale Science Research Centers.
