Universidade estadual de campinas

Instituto de Física

CONDUTIVIDADE E FOTOCONDUTIVIDADE EM MATERIAIS FOTORREFRATIVOS

André Fabiano Steklain (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Jaime Frejlich Sochaczewsky (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
A gravação de hologramas em materiais fotorrefrativos está na base de muitas aplicações, como memórias ópticas e processamento de imagens e sinais. O tempo de escrita e apagamento do holograma depende basicamente do tempo de relaxamento dielétrico ou de Maxwell, que está relacionado com a condutividade do material, e daí o grande interesse neste parâmetro. Os materiais fotorrefrativos são fotocondutores e eletro-ópticos, o que significa dizer que sob a ação da luz eles geram portadores de carga que se deslocam no volume do material por difusão ou arraste. Estas cargas alteram a condutividade do material, gerando o que se chama fotocondutividade, isto é, a condutividade devido à ação da luz. Neste trabalho a fotocondutividade foi medida utilizando-se de uma técnica com luz pulsada, técnica esta que impede a interferência de correntes não associadas ao efeito da luz. Para isso se utilizou de um amplificador operacional especial de baixissima corrente de “bias” e de um amplificador sincrônico (“lock-in”) para viabilizar a medida de correntes elétricas muito baixas (alguns picoamperes), resultantes da baixa condutividade destes materiais. Mediu-se a fotocondutividade para vários comprimentos de onda, levando-se em conta o forte efeito fotocrômico presente nestes materiais. Para isso foram utilizados lasers de varios comprimentos de onda diferentes e uma fonte de luz incoerente especialmente montada para esse objetivo.

Fotorrefrativos - Fotocondutividade - Holografia

CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA E ESPECTROSCÓPICA DE MATERIAS POR DETECÇÃO FOTOPIROELÉTRICA E FOTOACÚSTICA DE ONDAS TÉRMICAS

André Oliveira Guimarães (Bolsista FAPESP) e Prof. Dr. Edson Corrêa da Silva (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
A caracterização térmica de um material pode ser feita de diversas maneiras. O trabalho lança mão da técnica fotopiroelétrica, que também é utilizada para medidas de espectroscopia óptica de transmissão. Paralelamente, usa-se a técnica fotoacústica para o estudo de absorção óptica. Quando um material absorve radiação modulada, há geração de ondas térmicas cuja detecção revela as propriedades do material. Um sensor piroelétrico “transforma” essa onda térmica em um sinal elétrico, que é estudado com um amplificador Lock-in. A montagem em questão utiliza dois sensores, de modo que se podem medir a efusividade e a difusividade térmica da amostra simultaneamente. Utilizando apenas um sensor, fazem-se medidas espetroscópicas, com uma lâmpada de arco de Xenônio, que produz radiação no visível e no infra-vermelho próximo. A configuração fotoacústica, consiste na detecção de uma onda acústica, por um microfone, produzida por oscilações de temperatura na interface de um gás contido em uma câmara com a amostra, após esta ter absorvido radiação modulada. Trata-se portanto do estudo de espectroscopia por absorção óptica. As diferentes técnicas apresentadas torna possível uma completa caracterização térmica, e nos permite atender às peculiaridades de diferentes sistemas para estudo de espectroscopia.

Fotopiroelétrica - Fotoacústica - Espectroscopia Óptica

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE FILMES DE SNO2 POR DIFRAÇÃO DE RAIOS-X

Bruno Valente Bigatto e Prof. Dr. Lisandro Pavie Cardoso (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Neste projeto é realizada a caracterização de filmes de SnO₂, depositados pelo processo de Decomposição Química de Vapores (CVD), utilizando técnicas de difração de raios-X. O objetivo do trabalho é analisar as propriedades estruturais e também relacionar com as propriedades elétricas dos filmes para diferentes taxas de diluição do precursor SnCl₄. Foram analisados filmes de SnO₂ depositados por CVD a T=400^oC e os resultados das medidas mostram que: i) o tamanho dos cristalitos decresce linearmente com o aumento na taxa de diluição do precursor SnCl₄; ii) a orientação preferencial dos difratogramas foi acompanhada em função da taxa de diluição do SnCl₄, e foram obtidas três regiões distintas para essa orientação, sendo a primeira próxima à obtida da amostra policristalina padrão, a segunda apenas um crescimento maior das intensidades 200 e 211 com relação às outras reflexões e a terceira, a intensidade da reflexão 200 é maior que a da 110 que é utilizada como padrão para a normalização em todo o gráfico; iii) a resistividade elétrica medida para os filmes de SnO₂ em função da espessura decresce linearmente apenas para diluições variáveis de SnCl₄, enquanto que permanece praticamente constante para altas e baixas taxas de diluição desse precursor.

Raios-X - Filmes - Difração

DESENVOLVIMENTO DE INSTRUMENTOS VIRTUAIS PARA ESTUDO DE MATERIAIS ELETROCRÔMICOS

Carlos Resende (Bolsista FAPESP) e Profa. Dra. Annette Gorenstein (Orientadora), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Nos trabalhos desenvolvidos pelo Grupo de Optoeletroquímica/DFA, utilizam-se potenciostatos para controle de experimentos eletroquímicos, que são realizados simultaneamente à medidas ópticas em materiais eletrocrômicos. Este projeto tem por objetivo desenvolver instrumentos virtuais usando o programa LabView, de modo a otimizar o controle e aquisição de dados nestas medidas. Através da interface GPIB, o programa desenvolvido permite aplicar diversas formas de onda de interesse em técnicas eletroquímicas como voltametria cíclica, cronopotenciometria ou cronoamperometria Na primeira técnica, aplica-se um potencial em forma de onda triangular, e mede-se a corrente; busca-se verificar os potenciais característicos das diferentes reações eletroquímicas que podem ocorrer no material, bem como a janela de trabalho. Na cronopotenciometria, aplica-se uma corrente constante (anódica ou catódica), e analisa-se a evolução temporal do potencial resultante. O processo inverso, cronoamperometria, consiste em aplicar um potencial constante e analisar a corrente resultante. Estas técnicas permitem estudar fatores como a capacidade de carga dos diferentes materiais e ciclabilidade. Simultaneamente, é medida a variação de transmitância monocromática decorrente do processo, através de um fotodetetor. Os dados ópticos sâo adquiridos através de uma interface A/D. O conjunto de dados eletroquímicos e ópticos permitem avaliar parâmetros como efeito memória, tempos de respostas e eficiência eletrocrômica. Neste trabalho serão apresentados tanto o programa desenvolvido como a utilização deste na caracterização de filmes finos eletrocrômicos.

Eletrocromismo - LabView - Voltametria

HOLOGRAFIA EM AMBIENTE NÃO CONTROLADO

David da S. L. Figueira, Paulo H. Valarelli, Celso E. S. Nogueira e Prof. Dr. José Joaquim Lunazzi (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
Com o desenvolvimento de novas técnicas holográficas realizadas no Laboratório de Óptica da UNICAMP, utilizando-se de laseres de diodos (tipo caneta, populares) tornou-se possível realizar montagens holográficas compactas e de baixo custo , para aplicações gerais, sem a necessidade de uso de um ambiente controlado de um laboratório. Após vários testes interferométricos e holográficos, bem como avaliações das condições térmicas do laboratório e dos graus de vibrações mecânicas para estabelecer a regularidade do problema, procurando maneiras de eliminá-los, pode-se chegar a um sistema tão simples e compacto, que seu uso pode ser extendido a vários ambientes de trabalho desde de seu uso didático para divulgação das técnicas holográficas em escolas( onde até crianças realizam hologramas) até seu uso técnico para registro de arcadas dentárias , para fins de arquivos odontológicos. Várias montagens foram testadas usando parâmetros já testados de controle de temperatura e de vibração, sendo que este último foi a principal mudança em relação a montagens profissionais como também a introdução dos laseres de diodo( InGaAlP de potências de 1mW a 8mW com emissão em 650nm) . Hologramas do tipo Leith-Upatneiks (transmissão) e Denisyuk (reflexão) foram os tipos usados para nossas aplicações de holografia em ambiente não controlado, já que não requerem um aparato óptico sofisticado. A proposta deste trabalho é pioneira no Brasil e ajudará em um ampla divulgação das técnicas holográficas, tão restritas a centros de pesquisas.

Óptica - Holografia - Laser de Diodo

DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE E TEMPERATURA ELETRÔNICA DO PLASMA UTILIZANDO SONDAS DE LANGMUIR

Celso Ossamu Kaminishikawahara (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Munemasa Machida (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
A sonda de Langmuir é uma técnica de diagnóstico da temperatura, densidade e potencial flutuante, na região periférica de um plasma. Com o objetivo de determinar a temperatura e densidade eletrônica do plasma formada na região do limitador do tokamak, foi necessário um estudo prévio desta técnica. E para ter uma melhor compreensão, tanto da prática experimental quanto teórica, do funcionamento desta, foi construído uma máquina geradora de plasma por rádio freqüência (27.5 MHz, 100W cw). Nessa máquina muito mais simples que o tokamak, foi facilmente testado diferentes sondas: sonda simples e sonda dupla, obtendo algumas curvas que indicam a saturação iônica e eletrônica com a variação da tensão na sonda, também foi aplicada uma tensão senoidal na sonda dupla. O plasma gerada por RF apresentou uma densidade eletrônica de 6.3x10⁹ partículas por cm³ e uma temperatura de 47.5 eV, considerada alta, com uma pressão no interior da câmara de 5x10^-4 torr. Para o estudo do plasma na região do limitador no tokamak, foi utilizado uma sonda dupla com uma tensão fixa em torno de –100 V, para verificar a saturação iônica. E assim, supondo uma temperatura em torno de 10 eV, conseguiu-se obter uma densidade eletrônica de 1,66x10¹² partículas por cm³, próximo ao raio da câmara do tokamak.

Sondas de Langmuir - Plasma por RF - Tokamak

ESTUDO DA DIFRACÃO DE RAIOS-X EM ÂNGULOS DE BRAGG EM TORNO DE /2 EM CRISTAIS DE DIAMANTE

Cris Adriano (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Carlos Giles (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Dispositivos ópticos interferométricos, do tipo Fabry-Perot, na faixa de raios-x têm grande potencial de uso em metrologia e em montagens experimentais que utilizam uma fonte de luz síncrotron como o LNLS em Campinas. A base para estes desenvolvimentos são monocristais com alta qualidade cristalina difratando em ângulos próximos de /2 (retro-difração). Em particular, o pequeno coeficiente de absorção torna o diamante um bom material para a realização destes dispositivos. Neste trabalho descrevemos medidas realizadas na linha de difração de raios-x do LNLS com cristais de diamante em ângulos de Bragg em torno de /2. Utilizamos uma amostra de diamante orientada na direção (110) e com 1 mm de espessura. Foram medidos perfis de difração do feixe refletido e transmitido em função da temperatura da amostra e da energia do feixe incidente. Os resultados mostram que para a faixa de temperatura observada (20K a 280K) os perfis de transmissão variam pouco devido ao pequeno coeficiente de expansão térmica do diamante. Para os perfis de reflexão e transmissão obtidos em função da energia observamos um bom acordo qualitativo com simulações que usam a Teoria Dinâmica estendida desenvolvida para este caso.

Diamante - Difração de raios-x - Síncrotron

DESENVOLVIMENTO DE BOBINAS PARA DESACELERAÇÃO E APRISIONAMENTO DE ÁTOMOS DE CÁLCIO

Davi Ribeiro Ortega (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Flávio Caldas da Cruz (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
O Cálcio tem se mostrado um elemento atrativo para variadas aplicações. O esquema de níveis de energia oferece a possibilidade de obtenção da condensação de Bose Einstein por meios puramente ópticos. Nós implementamos um sistema para desaceleração e aprisionamento magneto-óptico de átomos de Cálcio. Nesse sistema, um feixe de átomos é produzido em um forno, a uma temperatura de 600^OC e, então, desacelerado por um feixe laser contrapropagante, sintonizado na transição rápida ¹S₀-¹P₁ em 423nm, na região violeta do espectro. Ao absorver um fóton, o átomo além de energia, absorve também momentum, recuando. A variação da velocidade no processo de desaceleração faz com que o átomo veja o laser com uma frequência diferente de sua frequência natural de ressonância, devido ao efeito Doppler. Para compensar esse efeito, nos valemos do efeito Zeeman, que é um deslocamento dos níveis eletrônicos na presença de um campo magnético. Desenvolvemos uma bobina com 18 seções independentes para produzir um campo magnético variável no espaço, mantendo os átomos sempre em ressonância no processo de desaceleração. Na armadilha magneto-óptica, duas bobinas em configuração anti-Helmholtz e seis feixes laser promovem o aprisionamento dos átomos desacelerados do feixe atômico.

Cálcio - Efeito Zeeman - Armadilha Magneto-Óptica

SEÇÃO DE CHOQUE DE EXCITAÇÕES VIBRACIONAIS DA MOLÉCULA DE HIDROGÊNIO (H₂) POR IMPACTO DE ELÉTRONS

Eliane Marques de Oliveira (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Marco Aurélio Pinheiro Lima (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
O estudo de colisões entre elétrons de baixa energia (E ~ 10⁰ – 10¹ eV) encontra diversas aplicações científicas e tecnológicas. Do ponto de vista tecnológico, o principal interesse recai sobre os chamados plasmas frios, os quais têm larga aplicação industrial, sendo particularmente importante à microeletrônica. São nos meios de descarga que serão geradas as espécies químicas responsáveis pelo recobrimento de substratos (coating) ou corrosão de superfícies (etching). Desta forma, o conhecimento de seções de choque de espalhamento de elétrons torna-se fundamental, pois essas são indispensáveis à compreensão da dinâmica dos plasmas. Neste trabalho obtemos seções de choques de excitações vibracionais de H₂ por impacto de elétrons verificando a influência de ressonâncias do tipo Feshbach. Para tanto utilizamos o método multicanal de Schwinger (SMC) adaptado para utilizar pseudopotenciais (SMCPP).

Espalhamento de elétrons - Vibração molecular (H₂) - Método Multicanal de Schwinger

FÍSICA APRESENTADA EM MUSEUS DE CIÊNCIAS

Émille Eugênia de Oliveira Ishida (Bolsista ITI/CNPq) e Prof. Dr. Anderson Campos Fauth (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
A pesquisa apresentada consiste no levantamento e interpretação de dados provenientes das homepages de museus de ciência do mundo sobre atividades de física apresentados nesses museus. Foram utilizados 14 sites de museus (total de 92 exposições) distribuídos em quase todos os continentes. Esses dados mostram que nos países em desenvolvimento, existe uma forte presença de materiais relacionados a eletromagnetismo, óptica e mecânica clássica e praticamente a ausência de física moderna. Em países desenvolvidos existe uma grande incidência de astronomia/astronáutica, assim como física moderna, apesar da porcentagem desta ser menor. No caso da astronomia, sua presença deve-se, em grande parte, a equipamentos não mais utilizados pela NASA, que agora encontram-se em museus dos Estados Unidos. A física moderna só é encontrada em museus ligados a grandes universidades ou centros de pesquisas, pois além da tecnologia necessária para sua apresentação, há necessidade de um grande trabalho pedagógico para apresentá-la ao público leigo. Os museus de ciência também apresentaram um caráter interativo, diferente de outros tipos de museus, onde a maioria das exposições acontece sem a intervenção do público. Este trabalho faz parte do projeto “MDCC: Rumo a uma nova fase” que estudou o Museu Dinâmico de Ciências de Campinas .

Museus de Ciência - Física - Popularização da Ciência

IMPLEMENTAÇÃO DE UMA USINA PILOTO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO SUPRIDA POR ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

Fernando Rezende Apolinário (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Ennio Peres da Silva (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
O objetivo principal desse projeto foi implementar uma usina piloto de produção de hidrogênio por eletrólise da água com a energia elétrica sendo fornecida por painéis fotovoltaicos. Foi realizada uma montagem com um acoplamento direto de um pequeno eletrolisador bipolar construído no LH2 a um painel fotovoltaico SR50 da Siemens, para a partir dessa experiência se iniciar os estudos sobre a otimização da eficiência do processo através da análise conjunta do desempenho de ambos os sistemas que estão sendo ligados. Buscou-se também o aprimoramento do modelo matemático para a estimativa dos valores da potência elétrica efetiva fornecida pelos painéis fotovoltaicos, cujo resultado serviria como parâmetro para se dimensionar eletrolisadores utilizados em sistemas autônomos de produção de hidrogênio, bem como para se estimar a quantidade de hidrogênio produzida por esses ao longo do ano. A montagem foi realizada como previsto e os resultados preliminares são satisfatórios, estando em fase de complemento a ligação do sistema de aquisição de dados e a solução de alguns problemas de vazamento e circulação de eletrólito.

Energia - Fotovoltaico - Hidrogênio

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS ABSORVEDORES DE RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

Fernando Simões Ribeiro (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Inácio Malmonge Martin (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
Os Materiais Absorvedores de Radiação são constituídos de materiais dielétricos e/ou magnéticos, que promovem alta perda de energia em determinadas faixas de freqüência. Estes materiais são atualmente muito utilizados em aeronaves, telefonia celular, equipamentos de compatibilidade eletromagnética e de redução de interferência eletromagnética. Neste trabalho, esses materiais se apresentam como resinas de revestimento de folhas de alumínio e mantas de borracha de espessura fina, impregnados com ferritas, ferro carbonila, negro de fumo, alumina, entre outros. Com uso do arco Naval Research Laboratory (NRL), foram feitas as medidas experimentais destes absorvedores confeccionados durante o período de trabalho e comparado com materiais de referência (placas não revestidas e mantas sem a incorporação de aditivos absorvedores). A partir destas medidas determina-se um revestimento de alumínio e uma manta que absorva satisfatoriamente ondas eletromagnéticas na faixa de 8 a 12 GHz (banda X). A obtenção de revestimentos e mantas finas, com espessuras menores que 2 mm, e a boa qualidade de absorção terá potencial de aplicações na indústria eletro-eletrônica e telecomunicações, assim como na elaboração de ambientes sem essa radiação e na Seção Reta Radar(SRR) de aeronaves e navios.

Absorvedores de radiação eletromagnética - Blindagem eletromagnética - Compatibilidade eletromagnética

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE GUIAS DE ONDAS PLANARES ATRAVÉS DO MÉTODO DE APROXIMAÇÃO WKB INVERTIDO

Flavio Padilha de Moraes (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Luiz Carlos Barbosa (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Com a crescente utilização de dispositivos ópticos em comunicações, o estudo de guias de ondas ganhou particular atenção na última década. Tornou-se imprescindível a otimização do processo de fabricação desses guias em função da demanda do mercado e melhoria de muitos produtos e serviços que estão ao nosso alcance. Os guias de ondas planares fabricados por trocas iônicas (Ag⁺ - Na⁺) em vidros são caracterizados por dois parâmetros físicos (a densidade e a polarização) cuja manipulação é necessária durante o processo de fabricação. E para que ele seja reconhecido como um dispositivo óptico, deve apresentar, dentre outras características, um perfil de índice de refração. No entanto, antes que o protótipo seja fisicamente produzido, tal processo de fabricação despende um meticuloso trabalho de imersão de vidros na forma de lâminas em soluções fundidas de nitrato de prata a temperaturas elevadas. Isso exige um rigoroso projeto de planejamento que otimiza os dispositivos de guias de ondas. Para tal, faz-se uso de métodos computacionais, com análises matemáticas baseadas no estudo de gráficos e performance característica dos materiais. Nesse sentido, este projeto de iniciação científica visa o desenvolvimento de um software que usa o método da aproximação WKB invertido para análise da propagação em um guia de onda.

Guias de ondas - Otimização - Fabricação

LEIS DE ESCALA NA FORMAÇÃO DE SUPERFÍCIES

Francisco Clovis de Sousa Júnior (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Maurício Urban Kleinke (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
A morfologia do alumínio, em processo de oxidação, pode apresentar na sua superfície estruturas auto-organizadas. Estaremos verificando modelos para a formação dessas estruturas bem como o modelamento matemático inato ao crescimento e a morfologia desse agregado. A morfologia será analizada por microscopia de força atômica com a variação de escala na análise de algumas ordens de grandeza. Serão obtidos expoentes críticos para estes sistemas (dimensão fractal, expoente de crescimento e de rugosidade), que então compararemos com o previsto na literatura ou no modelo matemático apresentado. O modelo matemático que irá descrever o crescimento deverá estabelecer as relações entre os expoentes de escala, temos como opções a Equação de Edwards – Wilkinson e a Equação de KPZ, que descrevem o crescimento de uma superfície a partir de um processo de deposição balística, ou seja, em que a partícula depositada sempre procura o ponto de menor potencial.

Escala - Superfície - Estrutura

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE TELURETOS VIDROS DOPADOS COM SEMICONDUTORES DO TIPO PbTe

Gilberto Júnior Jacob (Bolsista FAPESP) e Prof. Dr. Luiz Carlos Barbosa (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
Vidros dopados com quantum dots semi-condutores do tipo II-VI vem sendo estudados desde 1980, por apresentarem altas propriedades ópticas não lineares. Diversos vidros dopados com “quantum dots “do tipo CdS, CdSe, CdSeS, CdTe e CdTeS já foram bastante estudados e sabe se que apresentam picos de “exitions “ na faixa de 500 a 650 nm, não podendo serem aplicados em campos mais promissores como o das telecomunicações. Como as telecomunicações operam em uma faixa de 1330 a 1500 nm, outros semi-condutores do tipo PbTe e HgTe estão sendo estudados. Matrizes do tipo boro-silicato já foram dopadas com PbTe, entretanto não são muito solúveis a estes semicondutores. Um outro problema enfrentado por estas matrizes são os altos pontos de fusão, o que as tornam economicamente inviável. Assim, o objetivo deste trabalho de iniciação científica foi o de produzir e caracterizar sistemas vítreos que apresentam maior solubilidade de semicondutores do tipo PbTe, que por sua vez aumentam as propriedades não lineares do material, bem como uma análise da dispersão destes quantum dots ou nanopartículas dentro da matriz vítrea com auxílio de um Microscópio de Transmissão Eletrônica Alta Resolução (HRTEM) do Laboratório Nacional Luz Sincroton. Matrizes de óxido de telúrio do tipo TeO₂-ZnO-CdO e derivadas foram utilizadas com o intuito de melhorar estes problemas como o da solubilidade dos quantum dots, altos pontos de fusão e desta forma baratear e melhorar os materiais que podem ser usados para a fabricação de dispositivos ópticos, utilizados tanto na forma de fibras ópticas como guias de onda planares, assim como suas dopagens com “quantum dots” do tipo PbTe.

Vidros Telureto - Quantum dots - Confinamento Quântico

CARACTERIZAÇÃO FRACTAL DE FILMES FINOS UTILIZANDO MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA

Juliana Silva e Souza (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Maurício Urban Kleinke (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
Atualmente, a microscopia de força atômica (AFM) tem sido muito utilizada na caracterização de filmes finos devido, principalmente, ao fato de que ela fornece muita informação a respeito da topografia das superfícies analisadas. O estudo de filmes crescidos em tempos distintos permite o cálculo de coeficientes associados à taxa de variação da rugosidade com o tempo (coeficiente de crescimento ) e à distribuição do material sobre a superfície (dimensão fractal, associada ao coeficiente de rugosidade ). Neste projeto, foram estudados filmes finos de molibidênio depositados por sputtering. Essa deposição baseia-se no bombardeamento de um material sólido (alvo, neste caso, o molibidênio) por íons provenientes de um plasma (Ar) e acelerados por um campo elétrico. Átomos do alvo são arrancados e esse material ejetado é condensado em um substrato. Imagens desses filmes são feitas por AFM, no modo não-contato e são tratadas num programa de computador (SPM Lab). Através de Leis de Escala sabe-se que, geralmente, o processo de formação de uma superfície passa por duas etapas, uma com forte variação da rugosidade  em função do tempo, seguida de uma estabilização, de uma saturação da largura da interface. Na primeira etapa, a rugosidade  aumenta com uma potência do tempo, onde o expoente é  ( = 0.39 + 0.07 para esses filmes estudados).

AFM - Sputtering - Fractal

ESTUDO DE DETECTORES DE PARTÍCULAS PARA SEREM UTILIZADOS NA VETAGEM DE RAIOS CÓSMICOS DO DETECTOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MÁRIO SCHENBERG

Lúcio Martins de Camargo Filho (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Anderson Campos Fauth (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
A interação de raios cósmicos de alta energia com um detector de ondas gravitacionais causa uma expansão térmica que pode resultar numa vibração mecânica na freqüência de ressonância dos componentes da antena. Isto geraria um sinal comparável com aquele esperado em experimentos de ondas gravitacionais. Foi estudado o detector de partículas tipo tubo streamer limitado visando e a sua utilização no veto de raios cósmicos do detector de ondas gravitacionais Mário Schenberg. As vantagens deste sistema são a facilidade de fabricação em grande escala, uma grande área de detecção e um grande sinal elétrico, simplificando a eletrônica de leitura e reduzindo custos. São apresentados resultados do estudo do efeito da radiação cósmica primária na atmosfera terrestre, da construção e operação de detectores tipo tubo streamer limitado e uma proposta preliminar para a construção do veto de raios cósmicos. O tema deste projeto faz parte do Projeto GRÁVITON, entre o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e várias universidades brasileiras. Este projeto pretende iniciar no Brasil, a observação de ondas gravitacionais.

Detectores de Raios Cósmicos - Detectores de Ondas Gravitacionais - Veto

CÁLCULOS RELATIVÍSTICOS EM ÁTOMOS EXCITADOS

Marcelo Falsarella Carazzolle (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. Richard Landers (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Na linha de pequisa de estudos de superfícies, as técnicas de espectroscopia de elétrons (XPS - X-Ray Photoelectron Spectroscopy; XAES - X-Ray Auger Electron Spectroscopy) são largamente utilizadas. Para um total entendimento do espectro de emissão experimental é necessário um modelamento teórico das energias e probabilidades de transição entre níveis atômicos. O cálculo da probabilidade de transição envolve o conhecimento das energias e funções de onda no estado fundamental e em vários estados excitados; além dos estados no contínuo. Para o cálculo das funções de onda utilizamos com algumas modificações o código "Multiconfiguracional Relativistic Dirac-Fock", programa que calcula as funções de onda relativísticas e suas respectivas energias de ligação para várias configurações, os estados no contínuo são obtidos resolvendo numericamente a equação de Dirac. Com estas funções de onda relativísticas podemos obter os elementos de matriz para Transições Auger, Fotoemissão e Fluorescência, especialmente para átomos pesados onde os efeitos relativísticos são importantes. Neste trabalho iremos apresentar os resultados obtidos na resolução de átomos genéricos em múltiplas configurações : auto estados, auto energias, funções de onda no contínuo. Apresentaremos também, espectros teóricos de emissão Auger para várias transições e suas comparações com o experimental.

Processo Auger - Relativístico - Funções no contínuo

INVESTIGAÇÃO DA ATIVIDADE FOTOSSINTÉTICA ATRAVÉS DAS TÉCNICAS FOTOACÚSTICA E FOTOPIROELÉTRICA

Max Erik Soffner (Bolsista PIBIC/CNPq) e Prof. Dr. Antonio Manoel Mansanares (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
As técnicas fotoacústica e fotopiroelétrica consistem em detectar a absorção de luz modulada incidente sobre uma amostra através da elevação da temperatura da amostra no processo. No primeiro caso, temos a geração do sinal devido às ondas de pressão produzidas em uma câmara fechada, devidas ao aquecimento, e que são detectadas por um microfone. No segundo caso temos a geração do sinal pela variação da voltagem sobre um sensor piroelétrico (variação da polarização com a temperatura). Quando as amostras são fotoquimicamente ativas, como é o caso das folhas vegetais do presente estudo, temos de um lado a contribuição dos gases produzidos e consumidos (fotossíntese) na onda de pressão (detecção fotoacústica), e de outro, a redução do aquecimento devido ao consumo de parte da energia na reação química (detecção fotopiroelétrica). Assim, podemos avaliar a atividade fotossintética da planta, neste caso o tabaco, através da obtenção de curvas de indução fotossintética, efeito negativo e efeito positivo feitos “in vivo” e “in situ” e compará-las entre as espécies. Num âmbito maior, as plantas selvagens podem ser comparadas com espécimes transgênicas com o sistema de antenas alterado pela modificação genética, o que se reflete na atividade fotossintética.

Fotossíntese - Fotoacústica - Fotopiroelétrica

QUANTIZAÇÃO DA CONDUTÂNCIA ENTRE DOIS FIOS

Eliane Marques de Oliveira, Patrícia Côrtes Nogueira e Prof. Dr. Leandro Russovski Tessler (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
Há poucos anos foi notado que a condutância de um contato entre dois fios à temperatura ambien-te varia em saltos entre patamares quantizados quando esses fios são separados. Isso constitui uma manifestação espetacular da mecânica quântica no universo macroscópico. Neste trabalho realizamos uma montagem na qual é possível verificar a quantização da condutância. É passada uma pequena corrente entre dois fios de ouro em contato, e sua resistência é observada em um osciloscópio no momento em que o contato é aberto. A condutância do contato passa por patamares de valor n G₀, onde n é um inteiro e G₀ = 2e²/h, sendo e a carga do elétron e h a cons-tante de Plank. O surpreendente efeito deve-se ao caráter ondulatório dos elétrons. Os elétrons somente podem propagar-se em canais de transmissão associados a níveis de energias permitidos, e mudam de canal na medida em que o diâmetro da função de onda dos elétrons no contato diminui, como ocorre com os modos de um guia de ondas.

Mecânica Quântica - Estruturas Nanométricas - Condutância

CÉLULA DE COMBUSTÍVEL TIPO ALCALINA

Paulo F. P. Ferreira (Bolsista) e Prof. Dr. Ennio Peres da Silva (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
A importância que o hidrogênio deverá assumir como fonte energética nos próximos anos dependerá da disponibilidade comercial de células de combustível (C.C.), que permitam a conversão de hidrogênio em eletricidade de forma limpa, eficiente e barata . A tecnologia atual das C.C. permite eficiência bastante razoável em alguns processos, porém ainda a custos muito altos. Mesmo assim já existem no mercado sistemas capazes de gerar grandes potências ( 100 MW ). Um grande impulso ao desenvolvimento de C.C. foi dado recentemente pelas legislações ambientais criadas em algumas cidades, e que restringem severamente o uso de veículos de combustão interna. Uma saída viável para esse problema é o desenvolvimento de veículos elétricos utilizando C.C. . De fato, notícias de inúmeros investimentos de grandes empresas nesse tipo de tecnologia tem sido comuns em revistas especializadas. O projeto consiste na construção de uma célula de combustível tipo alcalina (KOH), onde será estudada a eficiência do processo de geração de eletricidade proveniente da reação eletroquímica entre H₂ e O₂ gasosos. Será avaliado o desempenho no fornecimento de potência e as alterações desse desempenho com o tempo para eletrodos de níquel e titânio, ambos com deposição de platina. O processo deverá ser observado para a utilização de ar atmosférico e oxigênio puro.

Célula de Combustível - Hidrogênio - Eletricidade

DESCRIÇÃO NUMÉRICA DA FUNÇÃO DE ONDA DO ESTADO FUNDAMENTAL DO ÁTOMO DE POSITRÔNIO FORA DO REFERENCIAL DO CENTRO DE MASSA

Sergio d´Almeida Sanchez (Bolsista FAPESP) e Prof. Dr. Marco Aurélio Pinheiro Lima (Orientador), Instituto de Física “Gleb Wataghin” - IFGW, UNICAMP
O método multicanal de Schwinger para espalhamento é muito bem sucedido, porém se limita a energias inferiores da necessária à formação do átomo de positrônio. Desenvolveu-se, então, um modelo formal onde haveria a possibilidade de inclusão dessa formação no método multicanal de Schwinger. No entanto, para que este modelo seja incorporado, é necessário encontrar a função de onda do positrônio fora do referencial do centro de massa (já que o centro de massa é fixado no alvo, por ser muito mais pesado). No entanto a resolução deste problema por meio de cálculo direto (computacional ou analítico) se torna inviável pois as integrais envolvidas deixam de ser analíticas. Porém se considerarmos o positrônio como um somatório de ondas planas a analiticidade voltaria e o problema seria resolvido. Neste trabalho, a partir do uso de Transformada de Fourier, foi possível encontrar um modelo teórico para cálculo desta função de onda. Foi, então, elaborado um programa de computador na linguagem FORTRAN que, a partir do modelo teórico, encontraria a função de onda desejada por meio de quadraturas numéricas. Os resultados, ainda que iniciais, estão mostrando uma boa concordância com o esperado. Porém, testes estão sendo feitos para se chegar a uma conclusão mais precisa sobre a qualidade do método.

Positrônio - Ondas Planas - Modelo Computacional

ESTRUTURA CRISTALOGRAFICA DA GAPDH DE PORCO

Thiago Rodrigues de Oliveira (Bolsista PIBIC/CNPq) e Profa. Dra. Paula Kuser (Orientadora), Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - LNLS
A enzima D-gliceraldeído 3-fosfato desidrogenasse (GAPDH) catalisa a primeira reação da segunda fase da Glicólise (sexta reação), sendo responsavel pela fosforilização oxidativa da D-gliceraldeído 3-fosfato, formando então 1,3 bifosfoglicerato. Esta fase contém os passos fosforilantes, preservadores de energia, nos quais a energia livre da molécula de glicose é conservada na forma de ATP. A protéina em estudo é a GAPDH de porco, a que tem maior similaridade com a humana quando comparada a todas as outras estruturas depositadas no protein data bank (PDB), (91% de identidade). A estrutura disponivel da enzima GAPDH humana é de pobre qualidade e baixa resolução (3.5 Å). Uma estrutura melhor refinada pode ajudar a entender com mais detalhes o mecanismo de ação da enzima e é de grande importancia para evitar atingir a GAPDH humana, quando tentando fazer desenho racional de drogas contra alguns patógenos como Tripanosoma cruzi, T.brucei. T.cruzi é um patógeno encontrado no norte do Brasil causador da doença de Chagas. A estrutura da GAPDH de porco está em seu estágio final de refinamento, R= 0,178 e R_free=0,236, com dados coletados a uma resolução de 2.0 Å.

GAPDH - Estrutura Cristalografica - Glicólise

INTERFEROMETRIA E HOLOGRAFIA COM LASER DE DIODO

Wendel Lopes Moreira (Bolsista SAE/UNICAMP) e Prof. Dr. José Joaquim Lunazzi (Orientador), Instituto de Física "Gleb Wataghin" - IFGW, UNICAMP
Uma das grandes dificuldades de se fazer holografia era o fato dos lasers existentes no mercado serem de preço muito elevado. Entretanto com o surgimento do laser de diodo, pequeno e barato isto já não seria mais um empecilho. O motivo do nosso interesse no laser de diodo é também por ter ele tamanho mínimo, por ser de fácil aquisição, ou seja, por ser por todos os ângulos muito mais prático e versátil que o sistema anterior com laser de He-Ne. Este projeto trata basicamente de dois processos correlacionados. A parte principal do projeto trata do uso do laser de diodo na interferometria e na holografia. Para isto estudamos diversas características dos laseres de diodo, pesquisamos os que são disponíveis no mercado brasileiro desenvolvendo materiais e instrumentos para a análise e o manuseio dos mesmos, chegando a poder selecionar dentre os que tem como finalidade o uso como apontador aqueles que ocasionalmente apresentam elevada capacidade de interferência e servem para interferometria e holografia. A outra parte do projeto trata de holografia com luz branca, baseada no processo Lippmann, no qual se obtém fotografia colorida em um filme preto e branco, através da impressão do espectro pelo método da fotocromia interferencial. A utilização do laser de diodo nas experiências de fotocromia interferencial como uma fonte de luz monocromática foi o que nos despertou o interesse pelo laser de diodo.

Holografia - Interferometria - Laser