XI SEMANA DA

As fronteiras da Física aplicada9 a 13 de setembro de 2013

PalestrantesProf. Dr. José Carlos Egues (USP-SÃO CARLOS)OVER THE EDGE: TWISTING SPINS AND SPLITTING ELECTRONS IN A HALF

Prof. Dr. Luiz Nunes de Oliveira (USP- SÃO CARLOS)QUEBRA-CABEÇAS DA FÍSICA DE HOJE E O QUE FAZER SE VOCÊ RESOLVER UM DELES

Prof. Dr. João M. Marques Cordeiro (UNESP- ILHA SOLTEIRA)UMA VISÃO SOBRE O PORQUÊ DA PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU E O PROGRAMADE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

Prof. Dr. Valdeci Pereira Mariano de Souza (UNESP-RIO CLARO)EXPLORANDO EFEITOS DE CORRELAÇÃO EM CONDUTORES MOLECULARES

MinicursosProf. Dr. Haroldo N. Nagashima (UNESP-ILHA SOLTEIRA)NOÇÕES DE MÉTODOS COMPUTACIONAIS EM FÍSICA

Prof. Dr. Rafael Zadorosny (UNESP-ILHA SOLTEIRA)VÓRTiCES EM SUPERCONDUTORES

REALIZAÇÃO: DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICAUNESP - CAMPUS CENTRAL - ILHA SOLTEIRA

PalestrasMinicursosFeira de CiênciasApresentação de Trabalhos

A XI Semana da Física tem como objetivo divulgar temas de fronteira em

Física para alunos e professores do curso de licenciatura em Física. Os temas

abordados neste evento são alvo de pesquisa científica moderna e, por esta razão,

não são tratados em livros didáticos. Desta forma, o evento permite que os

estudantes possam ter contato com o desenvolvimento da Física atual. Além disso,

por meio de atividades como minicursos e feira de ciências, o evento promoverá a

integração e interatividade com a comunidade local tanto entre alunos da UNESP

quanto alunos das escolas da região.

Comissão Organizadora

Prof. Antonio Carlos F. Seridonio

Prof. Ezequiel Costa Siqueira

Jean Carlos Bolonhezi Scabin

Yasmin Juliane Dias

Wéslei Fernando Zucatto Santos

Joeder Aparecido da Silva Flores

Cleiton de Aragão Santos

PROGRAMAÇÃO - XI SEMANA DA FÍSICA

SEGUNDA (09/09) TERÇA (10/09) QUARTA (11/09) QUINTA (12/09) SEXTA(13/09)

10:00 - 11:00MINICURSO II

(PROF. RAFAEL)

11:00 - 11:20 INTERVALO

11:20 - 12:00MINICURSO II

(PROF. RAFAEL)

12:00 - 14:00

14:00 - 15:00MINICURSO I (PROF.

HAROLDO)

MINICURSO I (PROF.

HAROLDO)

SEÇÃO DOS ALUNOS

(GRAD E POS)

15:00 - 15:20 INTERVALO INTERVALO INTERVALO

15:20 - 16:00MINICURSO I (PROF.

HAROLDO)

MINICURSO I (PROF.

HAROLDO)

SEÇÃO DOS ALUNOS

(GRAD E POS)

20:00 - 22:00

ABERTURA DO

EVENTO; PALESTRA

PROF. EGUES

(USP/SÃO CARLOS)

PALESTRA PROF. LUIZ

NUNES (USP/SÃO

CARLOS)

PALESTRA DO PROF. CORDEIRO

(UNESP/ILHA)

MINICURSO II

(PROF. RAFAEL)CONFRATERNIZAÇÃO

PALESTRA PROF. MARIANO

(UNESP/RIO CLARO)

E

ENCERRAMENTO

ALMOÇO

FEIRA DE CIÊNCIAS

FEIRA DE CIÊNCIAS

09/09/2013 – 20h15min:

Over the edge: twisting spins and splitting electrons in a halfProf. Dr. J. Carlos Egues

(membro do corpo editorial do Physical Review B)Instituto de Física de São Carlos

Universidade de São Paulo

In recent years we have witnessed a number of important and exciting new developments in condensed matter physics: the rise of graphene (Nobel/2010), the discovery of Topological Insulators (Buckley prize/2012), and the emergence of Majorana physics (Nobel prize work?) in electron systems such as quantum wells and superconducting nanowires. In this talk, I will briefly describe the spin-orbit interaction in nanostructures and its importance to these novel systems. I will then overview the above new topics and present some of our own related works [1]. I will also touch upon the exciting possibilities arising in cold atoms trapped in optical lattices as a means of simulating condensed matter systems and in particular the relevant spin-orbit interactions (Rashba and Dresselhaus).

Over the edge: twisting spins and splitting electrons in a half

Nos últimos anos temos testemunhado uma série de importantes e excitantes novos desenvolvimentos em física da matéria condensada: a ascensão do grafeno (Nobel/2010), a descoberta dos Isolantes Topológicos (prêmio Buckley/2012) e o surgimento da física de Majoranas (Prêmio Nobel?) em sistemas eletrônicos, tais como poços quânticos e nanofios supercondutores. Neste seminário, vou descrever brevemente a interação spin-órbita em nanoestruturas e a sua importância para estes novos sistemas. Vou então apresentar uma visão geral dos novos tópicos mencionados acima e mostrar alguns de nossos trabalhos relacionados [1]. Também discutirei sobre a possibilidade de utilizar átomos frios aprisionados em redes ópticas como meio de simulação de sistemas de matéria condensada, em particular as interações spin órbita relevantes (Rashba e Dresselhaus).

[1] E. Vernek, P.H. Penteado, A. C. Seridonio and J. C. Egues, “Majorana sneakily leaking into a quantum dot connected to a Kitaev wire”, arXiv:1308.0092.

10/09/2013 – 20h:

Physics puzzles from our daysand what to do if you solve one of them

Prof. Dr. Luiz Nunes de Oliveira(Editor do Brazilian Journal of Physics)Instituto de Física de São Carlos

Universidade de São Paulo

One hundred years after Bohr's atom came to life, Physics faces challenges that come in a wide variety of sizes. Many are well known. I will briey describe these problems and compare them with the fundamental question awaiting solution at the mesoscopic scale, the not-so-thin line separating the microscopic domain of quantum mechanics from the macroscopic world in which we were brought up. As an illustration, I will assume that one such problem has been solved and ask how we would write a manuscript to announce the great discovery.

Quebra-cabeças da Física de hoje e o que fazer se você resolver um deles

Cem anos depois do átomo de Bohr, a Física se vê à frente de desafios dos mais variados tamanhos. Muitos deles são bem conhecidos. Descreverei alguns e os compararei com a questão fundamental residente na escala mesoscópica, que separa o domínio microscópico da Mecânica Quântica do mundo macroscópico em que vivemos. E, como exemplo, suporei que um desses problemas tenha sidoresolvido para perguntar como redigiríamos um manuscrito científico para descrever a descoberta.

11/09/2013 – 20h:

Uma visão sobre o porquê da pós-graduação stricto sensu e o programa de pós-graduação em ciência dos materiais

Prof. Dr. João M. Marques Cordeiro(coordenador de pós-graduação)

Universidade Estadual PaulistaDepartamento de Física e Química – Ilha Solteira

It is intended to analyze, from the point of view of the speaker, why to attend a graduate program and what profile is expected of the graduate student: the personality, the skills and the level of dedication required. It will be briefly discussed about the Brazilian graduation system and the Graduate Program in Materials Science.

Uma visão sobre o porquê da pós-graduação stricto sensu e o programa de pós-graduação em ciência dos materiais

Far-se-á uma análise, da perspectiva do palestrante, sobre a motivação para se ingressar na pós-graduação stritu sensu e o que se espera como perfil do pós-graduando: as características que deve apresentar o estudante de pós-graduação e o nível de dedicação exigido. Discorrer-se-á brevemente sobre o sistema de pós-graduação brasileiro e apresentar-se-á o Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais do Departamento de Física e Química da FEIS.

13/09/2013 – 14h:Exploring Correlation Effects in Charge-Transfer Salts

Prof. Dr. Valdeci Pereira Mariano de SouzaUniversidade Estadual Paulista

Departamento de Física, Rio Claro

Organic charge-transfer salts have been recognized as model systems for studying the interplay of strong electronic correlations and low-dimensionality. Depending on the chemical composition and/or hydrostatic pressure, the materials show a rich variety of electronic phases including Mott insulating, spin- and charge-ordered, anomalous metallic, spin-liquid-like as well as superconducting states. In this presentation, we show that the high-resolution thermal expansion measurement is a powerful tool to explore correlation effects in such systems. After introducing the basic concepts in this field, we discuss: i) results of thermal expansivity in the immediate vicinity of a finite-temperature critical end point [1], ii) lattice effects associated with a spin-liquid instability [2] and iii) multiferroicity in the Mott insulating state [3].

Explorando Efeitos de Correlação em Condutores Moleculares

Condutores moleculares são reconhecidos como sistemas apropriados para se estudar efeitos de correlação eletrônica e efeitos da dimensionalidade em condições “limpas”, pois ao invés de dopagem a aplicação de pressão externa ou substituição química são os parâmetros de controle para ir de uma fase à outra. Dependendo da composição e/ou pressão hidrostática aplicada, tais materiais apresentam vários comportamentos exóticos dando origem a riquíssimos diagramas de fase, os quais incluem fases isolantes de Mott, ordenamento de carga e spin, metal anômalo, líquido de spin, bem como supercondutividade. Nesta apresentação, mostraremos que, devido à alta compressibilidade inerente a estes materiais, medidas do coeficiente de expansão térmica constituem uma ferramenta experimental poderosa para a exploração de vários aspectos fundamentais no campo de correlação eletrônica. Nesta apresentação, após uma introdução dos conceitos básicos, os seguintes aspectos serão discutidos: i) resultados de expansão térmica nas vizinhanças de um ponto crítico em temperatura finita [1]; ii) efeitos da rede na fase líquido de spins [2]; e iii) observação de multiferroicidade na fase isolante de Mott [3].

[1] L. Bartosch, M. de Souza, M. Lang, Phys. Rev. Lett. 104, 245701 (2010); M. de Souza, A. Bruehl, Ch. Strack, B. Wolf, D. Schweitzer, M. Lang, Phys. Rev. Lett. 99, 037003 (2007).[2] R. S. Manna, M de Souza, A. Brühl, J.A. Schlueter, M. Lang, Phys. Rev. Lett. 104, 16403 (2010). [3] P. Lunkenheimer, J. Müller, S. Krohns, F. Schrettle, A. Loidl, B. Hartmann, R. Rommel, M. de Souza, C. Hotta, J. A. Schlueter, M. Lang, Nature Materials 11, 755 (2012).

Minicurso I: 09/09 e 10/09/2013: 14h - 16h

Notions of computational methods in physics Prof. Dr. Haroldo N. Nahaghima

Universidade Estadual PaulistaDepartamento de Física e Química – Ilha Solteira

The short course of Computational Physics is intended for students whohave the basic knowledge of Fortran and want to use it to solve Physicsproblems that involve the determination of zeros of functions, using theleast squares method, numerical integration and solutions of differentialequations.

Noções de métodos computacionais em física

O minicurso de física computacional é destinado aos alunos que têm oconhecimento básico da Linguagem Fortran e deseja utilizá-la para resolverproblemas de Física que envolvem a determinação de zeros de funções, autilização do método dos mínimos quadrados, da integração numérica e desoluções de equações diferenciais.

Minicurso II: 12/09/2013 (10h – 12h e 20h - 22h) Vortices in SuperconductorsProf. Dr. Rafael Zadorosny

Universidade Estadual PaulistaDepartamento de Física e Química – Ilha Solteira

Vortices in superconducting materials arise as a way to minimize the energy of the system when an applied magnetic field is present. Thus, in this lecture we will discuss about vortices and their dynamics in macro and mesoscopic materials.

Vórtices em Supercondutores

Nos materiais supercondutores os vórtices sugem como forma de minimizar a energia do sistema quando da aplicação de um campo magnético externo. Assim, neste minicurso abordaremos um pouco sobre vórtices e sua dinâmica em materiais macro e mesoscópicos.

SEÇÃO DOS ALUNOS DO DFQ

14h – 14h15min: Docking Molecular: Uma Ferramenta da Simulação Computacional

Doutorando: Alexandre Borges Esta palestra faz uma breve explanação sobre uma das múltiplas capacidades da simulação computacional: o Docking Molecular. A simulação molecular é uma área da ciência relativamente nova, e sua grande diferença em relação às demais áreas, vem da sua capacidade de auxiliar todas as demais áreas da ciência, uma vez que permite obter um conhecimento teórico mais aprofundado auxiliando a pesquisadores teóricos e experimentalistas. Nesta apresentação comentar-se-á sobre este sinergismo entre a simulação e ensaios experimentais. Na área farmacêutica por exemplo, o docking molecular assume grande importância, esta ferramenta reduz consideravelmente custos e o tempo de desenvolvimento de medicamentos. Tal economia de tempo e custos é observada em todas as áreas em é possível a utilização da simulação molecular.

14h15min – 14h30min: Harvesting Energy - Compósitos Piezoelétricos.

Doutorando: Alex Sanches

Segundo projeções oficiais da ONU por meio da Agência Internacional de Energia (AIE) a demanda mundial por energia primária deverá sofrer um aumento de cerca de um terço entre 2010 e 2035 [1,2]. Tal panorama aliado a iminente ameaça de esgotamento de fontes fósseis como o petróleo tem impulsionado grandes investimentos em pesquisa destinados ao desenvolvimento e aprimoramento de novas fontes de energia renovável. Dentre os ramos de pesquisa por fontes renováveis de energia, podemos destacar um que apresenta um amplo crescimento: a de “harvesting energy”. O termo harvesting advém do inglês e significa “coleta”. Assim o harvesting energy ou coleta de energia representa o processo pelo qual a energia advinda de fontes que ocorrem naturalmente no ambiente (luz solar, energia térmica, etc) são coletadas convertidas em energia elétrica e armazenadas para alimentação de pequenos dispositivos eletroeletrônicos (satélites, laptops, etc) e sensores [3]. A utilização de materiais piezoelétricos como “coletor de energia” tem ganhado recentemente grande destaque na mídia como uma alternativa para se aproveitar a energia mecânica de carros em movimento, pessoas caminhando etc [4,5,6], convertendo-as em energia elétrica para por exemplo, iluminação publica, de casas entre outros. Descoberta em 1880 pelos irmãos Curie em cristais de quartzo, a piezoeletricidade refere-se ao fenômeno de geração de cargas elétricas por um material, sendo esta proporcional à tensão mecânica aplicada, ou reciprocamente a mudança das dimensões físicas do material em relação ao campo elétrico aplicado [7], surgindo em algumas cerâmicas como o Titanato Zirconato de Chumbo (PZT) e o Titanato de Bário (BaTiO3), alguns óxidos e nitretos como o Oxido de Zinco (ZnO) e o Nitreto de Gálio (GaN) respectivamente, e alguns polímeros como o Poli(fluoreto de Vinilideno) - (PVDF). Atualmente, os materiais piezoelétricos de grande importância tecnológica são baseados em cerâmicas ferroelétricas de estrutura do tipo perovskita como o Titanato de Chumbo (PbTiO3), BaTiO3 e o PZT [8] que apresentam elevada constante dielétrica, porém baixa resistência mecânica e processabilidade. Nesse sentido, a incorporação de materiais cerâmicos em matrizes poliméricas vem ganhando cada vez mais importância, no intuito de se obter compósitos que aliem, em um único material, propriedades específicas como a moldabilidade e o peso reduzido dos polímeros às altas constantes dielétricas dos materiais cerâmicos. Neste sentido, o breve seminário busca introduzir o conceito de harvesting energy apresentando-o a partir dos materiais piezoelétricos, abordando desde a fabricação e o estudo de propriedades de materiais compósitos visando aplicações na área de Harvesting energy. [1] AGENCY, International Energy. World Energy Outlook 2012. Paris: International Energy Agency, 2012.

14 p. [2] AGENCY, International Energy. Key World Energy Statistics. Paris: International Energy Agency, 2012.

82 p.

[3] HARROP, Peter. Major new advances in energy harvesting. Energy Harvesting Journal, E.u.a, p. 1-4. jan. 2013.

[4] http://planetasustentavel.abril.com.br/noticia/energia/conteudo_345379.shtml. Acessado em 10/07/2012. [5] http://www.ecodesenvolvimento.org.br/noticias/pressao-dos-veiculos-gera-energia-em-israel . Acessado

em 10/07/2012 [6] Qi, Y.; Jafferis, N.T.; Lyons Jr., K.; Lee, C.M.; Ahmad,H.; McAlpine, M.C. - Piezoelectric Ribbons

Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion; Nano Lett., v.10, p. 524-528,2010. [7] GALLEGO-JUAREZ, J. A. Piezoelectric ceramics and ultrasonic transducer. J. Phys. E: Sci. Instrum.,

Bristol, v. 22, n.10, p. 804-816, 1989. [8] WALTER, H. Piezoelectricity: evolution and future of a technology. Berlin: Wolfram Wersing, 2008. 580

p.

14h30min-14h45min

Teoria de Espectroscopia de Varredura por Tunelamento de Impurezas Magnéticas Adsorvidas no Grafeno

Mestrando: Robyson S. Machado

Neste trabalho será apresentado um estudo teórico das assinaturas de impurezas magnéticas no grafeno examinadas pela espectroscopia de varredura por tunelamento. Os átomos de grafeno se distribuem em uma rede hexagonal e impurezas podem estar localizadas em diferentes posições. No presente trabalho serão considerados dois casos, um deles onde a impureza está localizada no topo de um átomo de carbono e o outro onde a impureza está no centro de um hexágono. Quando a impureza hibridiza igualmente com as duas subredes do grafeno, o alargamento do nível energético local da impureza é anômalo e cresce com o cubo da energia de uma partícula. Contrário a superfícies metálicas comuns, o momento local da impureza pode ser suprimido pela proximidade da ponta de prova. É proposto que a dependência da condutância por tunelamento com a distância entre a ponta e a impureza pode fornecer um sinal claro da presença de momento magnético local. É mostrado, ainda, que a condutância por tunelamento pode distinguir a localização da impureza na rede do grafeno.

14h45min-15h

Efeitos da dimensionalidade na densidade local de estado em um hospedeiro ferromagnético via STM

Aluno de IC: Luiz Bugatti Guessi

Neste trabalho investigou-se teoricamente a densidade local de estados (LDOS) sondada por uma ponta de STM de metais hospedando um átomo adsorvido e uma impureza subsuperficial. Modelamos o sistema por meio do Hamiltoniano de Anderson de duas

impurezas. Utilizando-se do procedimento da equação de movimento nas funções de Green, derivamos expressões analíticas para a LDOS de dois tipos de hospedeiro: uma superfície metálica e um fio quântico. A LDOS revela oscilações de Friedel e interferência Fano como função da posição da ponta. Essas oscilações dependem fortemente da dimensão do hospedeiro. Encontramos que os números de onda de Fermi dependentes do spin dão origem a batimentos quânticos spin-polarizados na LDOS. Embora a LDOS da superfície mostre um padrão de batimentos amortecidos, ela possui um comportamento oposto no fio quântico. Devido a ausência de amortecimento, o fio opera como um filtro de spins espacialmente resolvido com elevada eficiência.

15h-15h15min – Coffee-break

15h15min-15h30min

Estudo da influência de defeitos superficiais em um supercondutor via teoria de Ginzburg-Landau dependente do tempo

Aluna de IC: Alice Pressoto

A penetração de vórtices em amostras supercondutoras é facilitada pela presença de defeitos ao longo de suas bordas. Basicamente um defeito na superfície provoca uma assimetria no sistema e, consequentemente, na distribuição das correntes de blindagem. Conforme demostrado por Zadorosny e colaboradores, quando o fluxo magnético começa a penetrar em uma amostra mesoscópica, estes já interagem entre si repulsivamente de forma a gerar um aumento do campo da primeira penetração, se comparado com amostras macroscópicas. Dessa forma, o estudo realizado visa a análise da influência de defeitos superficiais em sistemas supercondutores mesoscópicos.

15h30min-15h45min

Química dos Materiais

Doutoranda: Tayla Serantoni

As pesquisas desenvolvidas pelo grupo de materiais nanoestruturados estão relacionadas com a preparação, caracterização e aplicações analíticas, eletroanalíticas e médicas de novos materiais. Os principais materiais envolvidos nas pesquisas são os silsesquioxanos, metalosilsesquioxanos, dendrímeros, sílica organo e inorganofuncionalizada, espongilitos, nanoparticulas de complexos mono e binucleares de nitroprussiato e hexacianoferrato de metais de transição, Ti e Zr fosfatados. A preparação dos materiais supracitados é feita por diferentes métodos de síntese e as caracterizações são conduzidas por várias técnicas, tais como: espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), ressonância magnética nuclear

(RMN) e paramagnética (EPR), espectroscopia na região do UV-visível, análise termogravimétrica (TGA), além de análise de área superficial e porosidade para alguns materiais específicos. Após as caracterizações, os materiais sintetizados são submetidos a estudos analíticos e eletroanalíticos. São realizados minuciosos testes de adsorção de íons metálicos para possíveis aplicações na pre-concentração e remoção de íons metálicos contaminantes em amostras sintéticas e reais tais como águas residuárias, álcool combustível e aguardentes. Por outro lado, o estudo eletroanalítico se baseia na determinação do comportamento eletroquímico do material utilizando-se técnicas voltamétricas e eletrodos quimicamente modificados para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. São realizados também estudos de eletrocatálise empregando eletrodos quimicamente modificados (EQMs), onde é avaliado o comportamento do material quando em contato com um analito (orgânico ou inorgânico), principalmente de interesse biológico e ambiental, tais como: ácido ascórbico, N-acetilcisteína, L-cisteína, dipirona, nitrito, sulfito, dopamina, piridoxina, glutationa entre outros.

15h45min-16h

Simulações de sistemas supercondutores

Doutorando: Elwis Sartorelli Duarte

Esta apresentação visa mostrar uma noção geral de como que é feito as simulações de sistemas supercondutores mesoscópicos. Partindo da resolução numérica das equações de Ginzburg-Landau dependente do tempo utilizando o método das variáveis de ligação, mostraremos alguns exemplos da estrutura teórico-computacional e seus resultados das simulações que o grupo desenvolve e irá densenvolver utilizando a linguagem Fortran.