Colóquios 2017

Programa de Colóquios de Física da UFABC 

 

1o. quadrimestre de 2017

 

22 de fevereiro

Fernando Semião (CCNH-UFABC)

Título:  Fótons: quando usar?

Seria a visão de pacotes concentrados de energia a maneira como o campo eletromagnético é descrito na mecânica quântica? Seria o quadrado do campo elétrico a função de onda dos fótons? Por que precisamos de uma Óptica Quântica? Esses assuntos serão tratados de uma maneira não técnica visando uma compreensão qualitativa e acessível a não-especialistas.  

 

08 de março

Luana Sucupira Pedroza (CCNH-UFABC)

Título: Molhar ou não molhar: água em sólidos

Células combustíveis são consideradas uma das tecnologias de geração de energia limpa mais promissoras. As reações que ocorrem nesse sistema envolvem a interação entre água e superfície de sólidos. Apesar de enormes avanços experimentais e teóricos, a água e suas interações em interfaces ainda possui muitas propriedades não compreendidas. Nesse colóquio, apresentaremos como, a partir de modelos microscópicos ab initio e simulações computacionais, podemos entender o comportamento da água em interfaces. Discutiremos  alguns dos desafios da área e problemas em aberto.

 

 

15 de março

Adriano M. Alencar (IF-USP)

Título: Aplicações de Mecânica Estatística a Sistemas Biológicos: Teoria e Experimentos

Os seres vivos são, em última instância, máquinas termodinâmicas, que lentamente oxidam uma quantidade gigantesca de moléculas orgânicas, liberando calor e realizando trabalho macroscópico. Flutuações em quantidades mensurareis são muito comuns, desde a escala macroscópica a microscópica, e podem ser solucionados usando aproximações típicas da mecânica estatística. Nesse contexto, iremos explorar alguns fenômenos em que resolvemos o problema de forma analítica e numérica e comparamos os resultados com nossos experimentos, dentre os quais flutuações nas pressões pulmonares [1,2], ronco [3] e instabilidades na superfície de células vivas [4], que podem ser analisados usando respectivamente modelos de percolação em uma rede de Bethe, expoente de Hust e modelos de terremoto.

[1] A.M. Alencar et al., Phys. Rev. Lett, 2001

[2] A.M. Alencar et al., Nature, 2002

[3] A.M. Alencar et al. Physica A, 2013

[4] A.M. Alencar et al., Soft Matter, 2016

 

22 de março

Adalberto Fazzio (CCNH-UFABC)

Título:  Nobel em Física de 2016 e os isolantes topológicos 3D

Em 2016 foram laureados com prêmio Nobel em física os pesquisadores D.Thouless (Univ. of Washington), F.D.M. Haldane (Princeton Univ.) e J.M.Kosterlitz (Brown Univ.). Seus trabalhos resultaram em uma quebra de paradigma na compreensão das propriedades da matéria. Eles usaram conceitos de topologia na física da matéria condensada para explicar, por exemplo o efeito Hall quântico e possibilitaram a predição de materiais exóticos conhecidos como isolantes topológicos. Até a década de 80 as transições de fase da matéria eram descritas segundo a quebra de simetrias desenvolvida por  Ginzburg e Landau. Entretanto as novas descobertas mostraram que modelos descritos por um parâmetro de ordem local não explicavam os fenômenos, daí as formulações topológicas da matéria. A noção de métrica desaparece e a matéria é controlada por propriedades que são insensíveis a espaço-tempo e são descritas por um ramo da matemática conhecido como topologia. O estado Hall quântico foi o primeiro exemplo de um estado quântico em que não há quebra de simetria, e a ordem topológica explicava a robustez dos estados de borda. Para se observar o Efeito Hall quântico, experimentos exigiam altos campos magnéticos, baixas temperaturas e amostras bidimensionais. Entretanto, baseado no trabalho de Haldane, Kane e Mele mostraram que uma rede tipo-grafeno(2D) apresenta uma ordem topológica não-trivial , sem quebrar a simetria de reversão temporal – em que o acoplamento spin-órbita faz o papel do campo magnético: Os isolantes topológicos (IT). Estes IT apresentam um bulk isolante mas apresentam estados exóticos de borda (no caso 2D) ou de superfície (no caso 3D), de forma que os estados de borda ou de superfície sejam metálicos  e protegidos pela invariância de reversão temporal. Tais estados derivam de propriedades dos estados quânticos – sua função de onda - que adquirem fases geométricas distintas das triviais quando percorrem um ciclo fechado na zona de Brillouin - definindo os invariantes topológicos. A passagem topológico-trivial deve envolver uma transição de fase mediada por um estado metálico. Utilizando técnicas de espectroscopia de foto-emissão de resolução angular (ARPES) David Hsieh, em sua tese de doutoramento em Princeton, mostrou pela primeira vez que o cristal de  Bi1-xSbx  exibe estados condutores robustos que são localizados na sua superfície. Estes estados de superfície tem uma estrutura de bandas não usual que não podem existir em isolantes triviais.  A revista Nature publica um artigo em 2010 com o título “Star Material” relatando a euforia dos físicos na reunião anual da APS (March meeting)  onde se lê: “Two variation of the quantum Hall effect have won  their discovers Nobel prizes, and some researchers think that a Nobel awaits whoever can contribute the most to the growing field... Yet trips to Stockholm are some way off.” Neste colóquio, pretendo discutir alguns aspectos dessa nova classe de materiais que são os Isolantes topológicos e suas potenciais aplicações, com ênfase no trabalho desenvolvido pelo nosso grupo.

 

29 de março

Osvaldo Pessoa Jr. (Depto. de Filosofia, FFLCH, USP)

Título: Influências culturais nas interpretações da teoria quântica

A teoria quântica possui uma parte objetiva, expressa pelo seu formalismo mínimo, que fornece as previsões experimentais da teoria. Mas ela possui também uma parte interpretativa, que envolve afirmações a respeito da realidade de processos não diretamente observáveis da realidade (interpretações realistas), ou teses justificando porque não se deve ir para além dos fatos observáveis (interpretações antirrealistas). Há dezenas de interpretações da teoria quântica. Como a escolha da interpretação não é determinada pelos dados empíricos, ela pode sofrer considerável influência da cultura reinante em uma comunidade científica. Neste trabalho, exploraremos como essa influência cultural se deu no último século, considerando também outros mecanismos para explicar porque certas interpretações são preferidas em certos lugares.

 

5 de abril

Élcio Abdalla (IF, USP)

Título: Ciência, tecnologia e perspectivas de se auscultar os sussurros do Universo: o telescópio BINGO.

Neste colóquio apresentamos a problemática da parte escura do Universo, colocando-a como elemento subjacente ao problema cosmológico como um todo, onde a parte escura (as assim chamadas matéria e energia escuras) tem um papel preponderante no Universo, já que perfaz nada menos que 95% de seu conteúdo físico. Para um estudo novo e eficiente do problema, propomos a construção de um rádio telescópio que pode nos fornecer detalhes da distribuição de matéria no Universo, e informações valiosas sobre a parte escura. A construção envolve problemas diversos de estratégia e técnica. Mostramos como passar por estes problemas e como será o todo do projeto, a ser construído no Norte do Uruguai. O papel brasileiro será bastante importante no projeto.

 

 

12 de abril

José Antonio Souza (CCNH, UFABC)

Título: Micro/nano estruturas hierárquicas ocas: síntese, propriedades físicas e aplicações.

 Resumo: Estruturas hierárquicas ocas micro/nano estruturadas formam uma importante família de materiais funcionais. Nesta palestra, apresentaremos importantes avanços alcançados na síntese e caracterização das propriedades físicas dessas estruturas focando em ZnO, TiO2 e também materiais magnéticos Fe3O4 e Fe2O3.

Esses materiais possuem propriedades físicas excepcionais e inúmeras aplicações em diversas áreas tecnológicas. Dispositivos como as células solares, células a combustível, transistores de efeito de campo, transdutores piezelétricos, armazenamento magnético, entre outros, são exemplos de algumas aplicações de óxidos de metais de transição.

Em particular, apresentaremos um processo de síntese envolvendo oxidação térmica combinada com a passagem de corrente elétrica no material precursor simultaneamente a uma transição de fase estrutural. Esse estudo experimental revelou estruturas hierárquicas inéditas: estruturas microtubulares cobertas com nanofios em sua superfície; transferência colossal de massa através de difusão de íons formando óxido de titânio oco. Os resultados revelaram uma nova rota para a fabricação de materiais ocos decorados com nanofios. As propriedades morfológicas, estruturais, magnéticas e de transporte elétrico foram estudadas, patentes foram depositadas e vislumbram-se varias aplicações tecnológicas.

 

 19 de abril

Winston Schmiedecke (IFSP)

Título: Acordo Nuclear Brasil - Alemanha Ocidental: antecedentes, controvérsias e desdobramentos

Resumo: A sequência de descobertas envolvendo possibilidades de aplicação da energia nuclear evidenciou, ao longo dos tempos, as diversas facetas de uma área da ciência fadada à controvérsia e alinhada aos interesses das nações já estabelecidas em termos econômicos, científicos e tecnológicos. Além do conhecido emprego na construção de armamentos de destruição em massa, a tecnologia nuclear permite a construção de usinas destinadas à produção de eletricidade. Reconhecido detentor de um grande potencial hidroelétrico, o Brasil historicamente concentrou sua produção energética nessa modalidade de geração de eletricidade. Entretanto, houve ocasiões em que eminentes vozes oriundas da comunidade científica destacaram a viabilidade e a importância de uma diversificação da matriz energética nacional. Todavia, se a origem da chamada “opção nuclear” no Brasil possui um vínculo com discussões nascidas em nível acadêmico, o planejamento e a efetivação dos meios destinados à transferência do know-how nuclear ocorreram, em grande parte, à margem do desejável debate com os membros da comunidade científica estabelecida no país, que esteve por mais de duas décadas sob o jugo de uma ditadura militar. Este colóquio apresenta uma versão do histórico da introdução da energia nuclear na composição da matriz energética brasileira, sob a justificativa de seus propositores de colocar o país em sintonia com a prática científica desenvolvida pelas principais potências mundiais, visando ao conhecimento e ao domínio da tecnologia nuclear. A partir de uma breve reconstituição do cenário mundial em que surgiram e se desenvolveram as primeiras aplicações da tecnologia nuclear derivadas da descoberta do processo de fissão do núcleo atômico, apresenta-se o surgimento da opção nuclear no Brasil como uma das justificativas para a criação do Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), no início da década de 1950, passando pela chegada ao país dos primeiros reatores de pesquisa, até ocorrer a assinatura do ”Acordo Nuclear com a Alemanha Ocidental”, em 1975. Em meio às controvérsias envolvendo opiniões de cientistas, políticos e tecnocratas, é apresentado um aspecto ainda pouco explorado das consequências do Acordo: resultados positivos pontuais obtidos pelo programa oficial de formação de recursos humanos em contraposição ao surgimento do chamado “programa nuclear paralelo”, idealizado e conduzido por setores ligados às Forças Armadas. Desta maneira, são disponibilizadas informações relacionadas a um importante episódio da história da ciência nacional que, dentre outras possibilidades, permitem o reconhecimento da existência de uma política oficial de capacitação responsável pela formação de algumas centenas de profissionais brasileiros em uma área estratégica – e polêmica.

 

 

26 de abril

Carlos Rettori (CNCH/GMQ, UFABC)

Título: Ressonância de spin do elétron (ESR) e do próton (NMR) e suas aplicações

Resumo: Neste colóquio apresentaremos uma breve introdução histórica, teórica e experimental das técnicas de ESR e de NMR. Serão comentadas as aplicações de ESR e NMR a várias áreas. Se o tempo permitir, daremos alguns exemplos onde ESR é usada e aplicada à física da matéria condensada:

a) Materiais orgânicos (radicais livres)

b) Elétrons de condução, supercondutividade (diamagnetismo, estado de vórtice)

c) Isolantes (distorções)

d) Semicondutores (campos cristalino e hiperfino)

e) metais (skin depth, nanopartículas)

f) momento magnético – acoplamento de troca (atômica, AFM e FM) de elétrons de condução 

 

Data: Quarta-feira, 3 de maio, às 14:00h

Local: Bloco A, sala S111-0

Palestrante: Prof. Dr. Marcelo Marques (ITA)

Título: O efeito da desordem e da correção de gap em semicondutores:  sistemas volumétricos e bidimensionais

Resumo: A indústria eletrônica com o uso de sistemas semicondutores  revolucionou o mundo. Computação, internet, TV digital, iluminação eficiente são alguns dos produtos resultantes de um longo processo de pesquisa que conecta desde o entendimento de interações em nível atômico até a realização de alguma funcionalidade utilitária: produção de luz coerente, controle de correntes elétricas, conversão de energia, etc. O estágio atual dos dispositivos eletrônicos que torna nosso mundo tecnológico possível é muito avançado. Eles  se baseiam em materiais artificiais com alto nível de complexidade, e num segundo estágio em sistemas semicondutores formados a partir destes materiais. O LASER semicondutor e o transistor de alta mobilidade (usado em celulares) são dois exemplos claros.  Neste contexto, tanto o projeto quanto o entendimento das propriedades de tais sistemas em matéria condensada exigem modelos físicos cada vez mais elaborados, que fazem uso de teorias como Termodinâmica e Mecânica Quântica de Muitos Corpos.

Neste colóquio mostrarei a obtenção de propriedades físicas de sistemas semicondutores de vasta aplicações em tecnologia. Utilizamos simulações computacionais baseadas na Teoria do Funcional da Densidade que são acopladas a outros métodos, especialmente para tratar efeitos de desordem, termodinâmica e estados excitados. Em especial, destacamos que muitos destes métodos foram desenvolvidos no Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia-GMSN do ITA, como o método de estados excitados DFT-1/2.   Destacarei na minha apresentação principalmente resultados envolvendo ligas semicondutoras e materiais bidimensionais.

 

 

Data: Quarta-feira, 10 de maio, às 14:00h

Local: Bloco A, sala S111-0

Palestrante: Prof. Dr. Farinaldo Queiroz (Max-Planck-Institut fur Kernphysik)

Título: A Natureza da Matéria Escura: Um Enigma Desafiador 

Resumo:  Iremos revisar as principais evidencias sobre a existência de matéria escura em escalas cosmológicas e galáticas, ressaltando o que temos aprendido nas últimas décadas no que diz respeito a um dos principais problema da ciência na atualidade. Veremos que estudos sobre matéria escura são amplos. Tratam de questões intrigantes como a possível relação entre matéria escura e câncer em seres humanos, a extinção dos dinossauros, aquecimento global, física solar, além de estar conectada as forças fundamentais de regem o dinâmica do universo das grandes escalas até as escalas das partículas elementares.

 

 

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