Os propósitos gerais do Instituto são:

• desenvolver investigações inéditas e relevantes, competitivas em nível internacional, na física, química e aplicações de nanomateriais de carbono;
• formar recursos humanos de alta qualidade em diferentes níveis – graduação, pós-graduação e pós-doutoramento – no campo de nanomateriais de carbono;
• manter uma rede nacional de pesquisadores e grupos de pesquisa de alto nível no campo de nanomateriais de carbono, e de colaboradores no exterior, para produzir pesquisa de excelência em modo cooperativo;
• estimular o desenvolvimento da pesquisa no campo de nanomateriais de carbono em centros e universidades emergentes em diferentes estados da federação;
• transferir o conhecimento originário de nossa pesquisa e formação para a sociedade, por meio de uma série de seminários e outras atividades junto à comunidade em geral e a escolas de ensino fundamental e médio;
• desenvolver atividades de pesquisa, desenvolvimento e inovação (P&D&I) na área de nanomateriais de carbono com as empresas participantes do Instituto em função de demandas apresentadas por estas empresas para a solução de problemas tecnológicos.

Com respeito às atividades científicas do Instituto, a metas científicas principais são:

• síntese – desenvolvimento e aprimoramento de métodos de síntese de grafeno e de outros materiais bidimensionais. Consideraremos diversas rotas possíveis de síntese: deposição química da fase vapor, grafeno epitaxial, esfoliação química, e química total (bottom up). Também desenvolveremos novas rotas de preparação de diferentes nanocompósitos contendo nanomateriais de carbono;
• processamento pós-síntese – funcionalização química de superfície de nanotubos de carbono e grafeno, visando a modulação de propriedades para aplicações específicas; processamento de diferentes materiais baseados em nanotubos de carbono e grafeno na forma de filmes finos, transparentes, depositáveis sobre substratos comuns;
• pesquisa básica e caracterização – estudo de novos fenômenos e propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais de nanomateriais de carbono e de materiais bidimensionais por meio de diversas técnicas tais como espectroscopia com resolução temporal, microscopia por geração de segundo harmônico, microscopia de varredura por sonda, espectroscopia Raman, espectroscopia óptica de campo-próximo, entre outras, assim como a investigação teórica destes fenômenos e propriedades;
• aplicações – desenvolvimento e análise de propriedades de diversos nanocompósitos envolvendo nanoestruturas de carbono, tais como: nanocompósitos de cimento, nanocompósitos refratários e nanocompósitos poliméricos; desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos (células solares) baseadas em nanotubos de carbono ou grafeno como eletrodo transparente ou camada ativa; desenvolvimento de sensores de gases, sensores eletroquímicos e biosensores;
• segurança, meio ambiente e saúde – promover o uso de nanomateriais de carbono em aplicações biomédicas, incluindo terapia fotodinâmica;Avaliar nanomateriais de carbono (grafeno e nanotubos de carbono) em termos de sua toxicidade mitocondrial, teratogênica, organísmica e comportamental, junto com a determinação da biodistribuição e bioacumulação e predição da toxicidade de nanomateriais com métodos computacionais.