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Convidados externos:

  • Adalberto Fazzio (CNPEM)
Exploring 2D Materials via Machine Learning Descriptors
  • Celia Anteneodo (PUC-Rio)
Sincronização de sistemas não lineares
  • Cid Bartolomeu de Araújo (UFPE)
Lasers Aleatórios e o comportamento vítreo da luz
  • Dora R. Altbir Drullinsky (CEDENNA/Chile)
Magnetization reversal in cylindrical nanostructures
  • Ildeu de Castro Moreira (UFRJ/SBPC)
Os dois eclipses: Sobral, 1919; ciência no Brasil, 2019
  • Oscar Nassif de Mesquita (UFMG)
Espectroscopia de Correlação de Fótons Revisitada: Inovação Tecnológica e Novas Aplicações
  • Rodrigo Gribel Lacerda (UFMG)
Crescimento de Grafeno e sua interação com ambientes gasosos e líquidos

Convidados internos:

  • Alvaro Vianna N. de C. Teixeira (UFV)
Formação de micelas em misturas do surfactante iônicos SDS e não-iônicos Brij L4
  • Márcio Santos Rocha (UFV)
10 anos do laboratório de Física Biológica da UFV: da pinça de brinquedo às técnicas ópticas avançadas
  • Sérgio Luis de Abreu Mello (UFV)
Silicon nanostructures formation induced by ion bombardment
  • Silvio C. Ferreira (UFV)
Três décadas de estudo de sistemas complexos na UFV
  • Tiago José de Oliveira (UFV)
Geometry dependence in surface growth
  • Winder A. Moura-Melo (UFV)
A survey on magnetism and 'new materials': a bit of what has been done at UFV

Laboratórios de Portas Abertas

Laboratórios abertos à visitação: "Física de Portas Abertas"

Mesa redonda

Modelo privado para o financiamento em ciência, tecnologia e inovação

Resumos das apresentações

Adalberto Fazzio (CNPEM)

Exploring 2D Materials via Machine Learning Descriptors

Recent advances in experimental and computational methods are increasing the quantity and complexity of generated data. This massive amount of raw data needs to be stored and interpreted in order to advance the materials science field. Identifying correlations and patterns from large amounts of complex data is being performed by machine learning algorithms for decades. Recently, the materials science community started to invest in these methodologies to extract knowledge and insights from the accumulated data. This review follows a logical sequence starting from density functional theory as the representative instance of electronic structure methods, to the subsequent high-throughput approach, used to generate large amounts of data. Ultimately, data-driven strategies which include data mining, screening, and machine learning techniques, employ the data generated. We show how these approaches to modern computational materials science are being used to uncover complexities and design novel materials with enhanced properties. Finally, we point to the present research problems, challenges, and potential future perspectives of this new exciting field. In this talk I will present a few results of our group in the understanding of properties of 2D- materials. In particularly thermodynamic stabilities and topological insulators 2D-materials.

Dora R. Altbir Drullinsky (CEDENNA/Chile)

Magnetization reversal in cylindrical nanostructures

The magnetization reversal in magnetic nanowires has been studied during the last decades due to the potential use that such structures exhibit as high-density perpendicular recording media and spintronic sensing devices. Several theoretical and experimental studies have been driven in order to understand the magnetization reversal mechanism that exists in a particular structure. But since several factors are involved, this is still an open problem. By means of a combination of Monte Carlo methods and the Scaling Technique, we studied the nucleation and propagation of transversal domain walls in several structures with cylindrical geometry, A particular case is a combination of tubes and wires into a unique element, characterized by a step or plateau in the hysteresis curve, that is, a region in which differential magnetic susceptibility, dM/dH, presents a local minimum or, ideally, vanishes. The effect appears when the nanoelement is composed of two sections with different coercivities, a situation that can be achieved in different ways. In particular, we explored an element composed by wire and a tube sections, and concluded that this step may be augmented in segmented nanoelements with large coercivity difference between the sections. Different possibilities, such as geometry and choice of materials, were explored. We demonstrated that the plateau in the hysteresis curve corresponds to a partial pinning of the domain wall at the interface between wire and tube sections. Another system that will be presented are curved nanostructures. In such systems the average velocity of a transverse domain wall increases with curvature. Contrary to what is observed in stripes, in a curved wire the transverse domain wall oscillates along and rotates around the nanowire with the same frequency. Results presented show that cylindrical structures offer interesting behavior of the reversal of magnetization that can be used in different devices based on the spin control.

Cid Bartolomeu de Araújo (UFPE)

Lasers Aleatórios e o comportamento vítreo da luz

Lasers aleatórios (LAs) – em inglês: Random Lasers - são diferentes dos lasers convencionais porque a realimentação para a obtenção da emissão estimulada e consequentemente da amplificação óptica não é fornecida por espelhos nem grades de difração. Com efeito, a operação dos LAs é possível graças ao espalhamento de luz em micro- ou nano-estruturas desordenadas que atuam como emissores de luz ou dispersos aleatoriamente dentro de um meio luminescente. Devido às características específicas dos LAs, a riqueza dos fenômenos físicos envolvidos na sua operação e sua conformação experimental simples, os LAs atraem atualmente um grande interesse da pesquisa básica, bem como do ponto de vista aplicado. Nesta palestra vou apresentar as idéias básicas sobre LAs mostrando como vários sistemas altamente desordenados podem ser utilizados para a obtenção de LAs eficientes. Uma variedade de sistemas físicos que permitem a operação de LAs emitindo desde o ultravioleta até o infravermelho será considerada. Os mecanismos explorados para a operação de LAs excitados por absorção de um, dois e três fótons, com base em meios orgânicos e inorgânicos, serão discutidos. Analogias entre os LAs e sistemas complexos estudados pela Física Estatística também serão analisadas. Em particular, vou discutir analogias com os Vidros de Spin e a observação de Transições de Fase Fotônicas caracterizadas através do estudo das flutuações de intensidade dos LAs.

Celia Anteneodo (PUC-Rio)

Sincronização de sistemas não lineares

A sincronização é um fenômeno coletivo que pode surgir por auto-organização e é bastante presente na natureza. Existem modelos relativamente simples que capturam as características essenciais deste fenômeno emergente e podem ser estudados usando técnicas de sistemas dinâmicos, além de simulações computacionais. Veremos como diferentes formas de comportamento sincronizado surgem e são afetadas pela dinâmica local, o alcance das interações, sua intensidade, atrasos na resposta e outras características presentes em sistemas reais.

Ildeu de Castro Moreira (UFRJ/SBPC)

Os dois eclipses: Sobral, 1919; ciência no Brasil, 2019

Serão discutidas as observações astronômicas, feitas em Sobral (CE) em 1919, e suas repercussões na ciência mundial que levaram à confirmação experimental da Teoria da Relatividade Geral. Esta confirmação fez com que Einstein, um físico até então conhecido apenas por seus pares na Europa, se tornasse o cientista mais conhecido de todos os tempos. Faremos, ainda, em função da relevância da questão, uma apresentação e uma análise breve de um eclipse de outra ordem, o da ciência brasileira nos últimos anos.

Oscar Nassif de Mesquita (UFMG)

Espectroscopia de Correlação de Fótons Revisitada: Inovação Tecnológica e Novas Aplicações

Apresentaremos nesta palestra os conceitos básicos envolvendo a técnica de “Correlação de Fótons” ou “Espalhamento Dinâmico de Luz”, baseados na teoria quântica de coerência óptica. O conceito de coerência óptica em primeira ordem e em ordens superiores será discutido. Com esta técnica, através das medidas de “anti-bunching” , houve a prova indiscutível da existência do fóton. Esta técnica passou a ser uma técnica padrão para a medida do coeficiente de difusão translacional e rotacional de partículas em solução e, consequentemente, uma técnica para a determinação do tamanho e forma de partículas em solução. Nos últimos 40 anos várias empresas pelo mundo tem fabricado e vendido estes espectrômetros, sendo a técnica conhecida por DLS (Dynamic Light Scattering). Esta é uma das técnicas mais versáteis para a medida de tamanho de partículas em solução, bastante usada tanto nos meios acadêmicos quanto industriais. Com o boom das aplicações e desenvolvimentos que envolvem nanotecnologia, a técnica de DLS assumiu uma importância ainda maior. Fizemos uma inovação tecnológica para o espectrômetro de DLS, que está em processo de obtenção de patente, que permitiu tanto a redução de seu tamanho quanto de seu custo. Este foi o resultado da nossa associação à empresa iVision sediada no BHTech, com larga experiência na área de “machine vision”. Com este novo conceito de DLS, desenvolvemos uma plataforma portátil de biodiagnósticos para várias doenças, dentro do conceito de tecnologias tipo “point-of-care”, que não exigem laboratórios de análise e nem pessoal especializado. Além do DLS portátil usamos para fazer o biodiagnóstico nanosensores, que consistem de nanobastões de ouro e fazemos uso da ressonância plasmônica entre o laser e os nanobastões, para se obter um forte espalhamento de luz. Com o DLS portátil medimos a difusão rotacional dos nanobastões. Os nanobastões são funcionalizados com o antígeno da doença que se quer detetar. Uma gota de sangue ou soro do paciente é colocada no equipamento e, em caso de doença positiva, haverá a presença de anticorpos que se ligarão aos nanobastões, mudando a difusão rotacional, que será então detetada pelo DLS em poucos minutos. Todo o processo é acionado e controlado por um aplicativo de celular. Apresentaremos nossa plataforma de biodiagnósticos e aplicações em várias doenças tanto em animais quanto em humanos.

Rodrigo Gribel Lacerda (UFMG)

Crescimento de Grafeno e sua interação com ambientes gasosos e líquidos

Grafeno constitui uma forma de carbono bidimensional. Desde que foi obtido experimentalmente por Novoselov e colaboradores, este material se tornou uma fonte ideal para o estudo do comportamento de elétrons em sistemas de baixas dimensões, como também vêm demonstrando ser bastante promissor como aplicação em dispositivos eletrônicos. Além disso, o grafeno possui uma dispersão eletrônica linear e possui mobilidade elétrica para ambos os portadores que podem chegar a ordens de µ ~ 100.000 cm²/V.s. Essa última característica tornou o grafeno um forte candidato para diversas aplicações na microeletrônica e causará um grande impacto na área de (bio)sensores e dispositivos como telas sensíveis ao toque.Recentemente, a produção do material grafeno em grandes áreas possibilitou o surgimento de novas configurações de dispositivos capazes de explorar de maneira ainda mais interessante as interações entre grafeno e o ambiente que o cerca. Propriedades mecânicas do grafeno puderam ser mais facilmente investigadas utilizando-o em uma configuração de membrana ressonante, suas propriedades de permeabilidade vêm sendo estudadas a partir da interação da membrana atômica com diferentes atmosferas gasosas e novas possibilidades surgem com o melhor entendimento das propriedades elétricas e mecânicas do grafeno sobre/sob diferentes líquidos. A integração do grafeno com uma arquitetura microfluídica pode ser bastante promissora para o desenvolvimento de aplicações em (bio)sensores.Neste trabalho serão abordados aspectos gerais relacionados ao crescimento de grafeno e de suas aplicações nas mais diversas áreas. Mais especificamente serão apresentados estudos da interação do grafeno com o gás hidrogênio e sua aplicação como um sensor de gás e também a integração de membranas suspensas de grafeno com canais microfluídicos “enterrados”, criando uma plataforma para o estudo da interação da monocamada de grafeno com meios líquidos [1,2,3]. Será visto como a interface grafeno/água responde mecanicamente à ação de uma força de indentação e qual é a resposta elétrica da membrana suspensa de grafeno em contato com a água.Agradecimentos: Os autores gostariam de agradecer a Fapemig, INCT de Nanomateriais de Carbono, Cnpq/MCT, Petróbras, BNDS, e Capes pelo suporte.
Referências:[1] Ferrari, G. A. et al., Apparent Softening of Wet Graphene Membranes on a Microfluidic Platform, ACS NANO 12, 4312 (2018).[2] Rezende, N. P. et al., Probing the Electronic Properties of Monolayer MoS2 via Interaction with Molecular Hydrogen, Advanced Electronic Materials, 5, 1800591 (2019).[3] Pereira, C. L. et al., Reversible doping of graphene field effect transistors by molecular hydrogen: the role of the metal/graphene interface, 2D Materials 6, 025037 (2019).

Resumos dos palestrantes internos

Alvaro Vianna N. de C. Teixeira (UFV)

Formação de micelas em misturas do surfactante iônicos SDS e não-iônicos Brij L4

Moléculas de surfactantes, também conhecidas como moléculas anfifílicas, são caracterizadas por possuirem uma região hidrofílica e outra região hidrofóbica na mesma molécula. Uma consequência disso é que essas moléculas tendem a se alojar na interface que separa fases aquosas e orgânicas (normalmente hidrofóbicas), podendo ser utilizadas para facilitar a remoção de óleos e sujeiras e para incrementar a estabilização de emulsões. Em soluções aquosas essas moléculas tendem, a partir de um certo valor de concentração, a se agregar e a se auto-organizar em estruturas conhecidas como micelas, onde a região hidrofóbica fica no interior do agregado, e região hidrofóbica em suas camadas externas. A essa concentração dá-se o nome de concentração micelar crítica ou CMC. Nessa palestra vamos mostrar os resultados do estudo da formação de micelas do dodecil sulfato de sódio (surfactante aniônico), com o Brij L4 (surfactante não-iônico) através da medição da condutividade elétrica e da tensão interfacial de soluções aquosas contendo esses dois surfactantes. As medidas experimentais mostram que o sistema segue o modelo de soluções regulares, onde a CMC da mistura é uma média ponderada das CMC's de cada espécie isolada. Os resultados de condutividade elétrica, por outro lado, mostraram uma transição adicional de natureza elétrica em experimentos onde variou-se a concentração de Brij, mantendo a concentração de SDS fixa. Essa transição foi interpretada como sendo originada da liberação dos contra-íons associados às micelas por diluição das moléculas de SDS dentro das micelas.

Márcio Santos Rocha (UFV)

10 anos do laboratório de Física Biológica da UFV: da pinça de brinquedo às técnicas ópticas avançadas

Neste seminário apresentaremos um pouco da história do Laboratório de Física Biológica do Departamento de Física da UFV. Ilustraremos as diversas fases vividas durante o processo de implantação de um novo laboratório, desde os primeiros experimentos com videomicroscopia e uma pinça óptica de brinquedo, até as técnicas avançadas recentemente implantadas: a pinça óptica holográfica para estudos de novos materiais e o método de force-feedback para estudos da cinética das interações DNA-ligantes a nível de molécula única.

Sérgio Luis de Abreu Mello (UFV)

Silicon nanostructures formation induced by ion bombardment

Nanostructures patterns affect surface properties depending on size, shape, and spatial distribution of individual structures. For example, the spectral response of a thin-film silicon solar cell can be adjusted by surface patterning.[1] Another example is the increase in intensity of the Raman signal using nanostructured metallic layers on solid substrates (this technique is known as surface-enhanced Raman spectroscopy). A low-cost and efficient route to patterning a surface is to subject it to ion bombardment.[2,3] In this talk I describe the experimental apparatus for that purpose and present our experimental results on the evolution of nanostructures patterns. Briefly, we reveal early stages of ordering of self-organized Si nanostructures created by ion bombardment of a metal-coated Si substrate. Moreover, we show that the kind of ordering changes at least twice as the surface topography evolves under progressive ion beam erosion, culminating in a pattern of nanodots and nanoholes. References: [1] S. Yu et al., Sci. Rep. 7 (2017) 1. [2] B. Ziberi et al., J. Phys. Condens. Matter. 21 (2009) 224003. [3] R.M. Bradley, P.D. Shipman, Phys. Rev. Lett. 105 (2010) 1.

Silvio C. Ferreira (UFV)

Três décadas de estudo de sistemas complexos na UFV

Neste seminário farei uma brevíssima apresentação cronológica sobre o desenvolvimento da área de complexidade no Departamento de Física da UFV iniciada há quase três décadas com a chegada do Prof. Marcelo Lobato Martins. Também comentarei o estado atual da área, seus impactos para a pós-graduação na UFV e os grupos de pesquisa que emergiram a partir dela.

Tiago José de Oliveira (UFV)

Geometry dependence in surface growth

The kinetic roughening of evolving interfaces can occur in scales ranging from nanometers (e.g., in thin film deposition) to dozen of meters (e.g., in forest fire fronts), but in all cases one observes that the statistics of the height fluctuations display universal behaviors, allowing us to group them into a few universality classes. Among these, the Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) class is the most important, once it encompasses also a diversity of other non-equilibrium systems, such as directed polymers in random media, particle transport and etc. A number of recent works on one-dimensional (1D) KPZ systems have demonstrated that their height distributions (HDs) and 2-point correlators are universal, but dependent on the geometry of the interface. Namely, the 1D KPZ class splits into two subclasses depending on whether the interfaces are flat or curved. The discovery of this geometry dependence (and subsequent development of this topic, including an exact solution of the 1D KPZ equation) is one of the main reasons why Prof. Herbert Spohn was awarded the Boltzmann Medal this year. In this talk, I will briefly outline these advances on 1D KPZ systems and present some of our efforts in generalizing the 1D KPZ scenario to 2D KPZ class, as well as to other universality classes.

Winder A. Moura-Melo (UFV)

A survey on magnetism and 'new materials': a bit of what has been done at UFV

I intend to briefly review a number of works we have done in the last years, namely, those concerned with nanomagnetism, frustrated magnets and topological insulators. The importance of our experimental-theoretical collaboration will be emphasized, and how such a merging has been profitable, specially for Students. I conclude by pointing out some perspectives for the near future.