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El Departamento nuevo se aprobó en febrero de 2011, juntando grupos de los antiguos departamentos de Fisica Nuclear y Física Estadística y la de Espectroscopia Vibracional. El departamento de Fisica Nuclear y Física Estadística se aprobó en abril de 1989 y estaba formado por los investigadores Javier Bermejo, Elvira Moya, y sus colaboradores. Los antecedentes del departamento de Espectroscopia Vibracional se remontan a a la Junta de Ampliación de Estudios, institución precursora del CSIC, a través del reconocido espectroscopista Miguel A. Catalán, dando continuidad con posterioridad a la espectroscop√≠a atómica y molecular tras la fundación del CSIC.

Actualmente consta de tres lineas de investigación:















Los Grupos de F. Nuclear comparten su interés en los estudios de estructura nuclear mediante desintegración beta así como en la caracterización de núcleos con halo y, en general, de núcleos exóticos con interés astrofísico. Además participan en la concepción de experimentos para FAIR.
Los grupos experimentales de F. Nuclear y F. Estadística tienen intereses comunes en desarrollo de detectores y espectrómetros para grandes instalaciones.
Los grupos de la línea de Física y Química de Nanoestructuras y Biosistemas han evolucionado hacia campos avanzados en espectroscopía óptica y procesos de inducción láser (incluyendo Raman, fluorescencia, UV-visible, infrarrojo, emisión, y plasma inducido por láser) aplicado a nanoestructuras y biosistemas.