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Artigo | Particulate and Gas Emissions from Wildfires in the Southern Amazon, from 2020 to 2022, from GOES-16 Fire Radiative Power Retrievals

Particulate and Gas Emissions from Wildfires in the Southern Amazon, from 2020 to 2022, from GOES-16 Fire Radiative Power Retrievals
Dos autores Thiago Ferreira da Nobrega e Alexandre Lima Correia.
Artigo selecionado como front cover do periódico ACS ES&T Air.
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Abstract

This study delves into the Amazon Basin, which is pivotal for global climate regulation but is threatened by human activities. This work uses geostationary satellite GOES-16 data from 2020 to 2022 to study fire patterns and emissions in the southern Amazon. The Fire/Hotspot Characterization algorithm processes GOES-16’s Advanced Baseline Imager data, providing insights into fire dynamics with an unparalleled temporal resolution of 10 min. This allows one to retrieve a more accurate temporal evolution of wildfire radiative power, and emission estimates, than previous efforts based on polar satellites. Results for 2020 show an average burn activity radiative power cycle duration of approximately 4.56 h, temperature ranges estimated for the flaming (829 K to 1188 K) and smoldering phases (433 K to 686 K), and an average active fire area size of 0.464 km2. Using the FEER (Fire Energetics and Emissions Research) emission inventory, emissions for CO2, CO, CH4, and TPM (Total Particulate Matter) during peak fire activity (days of the year 150–350) were estimated. Between 2020 and 2022, the yearly total emissions increased from 434.7 to 523.8 Tg for CO2, 27.91 to 33.63 Tg for CO, 1.744 to 2.102 Tg for CH4, and 2.33 to 2.81 Tg for TPM. The outcomes enhance understanding of Amazon wildfires, their emission fluxes, and environmental implications, contributing valuable insights to the complex Amazon Basin ecosystem.

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Artigo | Analysis of invariant spanning curves in oval billiards: A numerical approach based on Slater’s theorem

Analysis of invariant spanning curves in oval billiards: A numerical approach based on Slater’s theorem 
Dos autores Joelson D. V. Hermes, Matheus Hansen, Sishu S. Muni, Edson D. Leonel e Iberê Luiz Caldas. 
Publicado em Chaos.
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Abstract

The study of billiards investigates the trajectories of particles that move freely in a region and reflect elastically at boundaries. Although there is already considerable understanding about invariant spanning curves, also known as whispering gallery orbits in the context of billiards, their determination in the phase space of the system, in addition to the analysis of their existence is still an open question. Our proposal is to present a numerical method based on Slater’s theorem, capable of determining the location of these curves in phase space, as well as finding the critical parameter at which these curves are no longer observed. In this work, we apply this method to determine the location of a set of invariant spanning curves in an oval billiard for different parameter values. Furthermore, we identified the critical parameter at which the phase space no longer presents these curves and local chaos becomes global. We compared our numerical results with analytical results present in the literature, proving the effectiveness of the proposed method. By studying the rotation number, we obtain additional information about the behavior of these curves and also of the systems.

 

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Artigo | Effect of heat treatment and gamma irradiation on TL emission sensitivity of blue quartz crystal

Effect of heat treatment and gamma irradiation on TL emission sensitivity of blue quartz crystal 
Dos autores Betzabel N. Silva-Carrera, Nilo F. Cano, Felix V.S. Cruz, Edwin J. Pilco, T.K. Gundu Rao, J.F. Benavente e José F.D. Chubaci. 
Publicado em Physica B: Condensed Matter.
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Abstract

The combined effect of heat treatment and irradiation on the thermoluminescent response of natural blue quartz was studied. Samples were subjected to different heat treatment temperatures, pre-dose doses, and thermal activation temperatures to sensitize the Thermoluminescence (TL) response of blue quartz. Blue quartz pellets produced by sintering at 1200 °C were sensitized with a combination of different pre-doses and thermal activation temperatures. It was found that the maximum TL intensity occurred for a pre-dose of 500 Gy and a thermal activation temperature of 550 °C, resulting in a dosimetric peak with a TL signal 150 times more intense than the initial one. The kinetic parameters of the TL glow curve of the sensitized pellets were analyzed by the methods of different heating rates, Tm-Tstop, and deconvolution. The dosimetric properties of the sensitized blue quartz pellets were also evaluated using the 220 °C TL peak.

 

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Novo artigo publicado no Physical Review Letters pelo grupo do Prof. Gennady Gusev.

Artigo "Resistivity of Non-Galilean-Invariant Two-Dimensional Dirac Systems" 
Dos autores V. M. Kovalev, M. V. Entin, D. Kvon, A. D. Levin, V. A. Chitta, G. M. Gusev e N. N. Mikhailov.
Publicado em Physical Review Letters
Comentários do Prof. Valmir Chitta.
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O artigo traz mais uma contribuição do grupo ao estudo do transporte eletrônico em sistemas bidimensionais de Dirac.

No artigo, revisamos a influência do espalhamento elétron-elétron na resistividade de um sistema bidimensional com relação de dispersão linear (tipo Dirac). Em sistemas convencionais com relação de dispersão parabólica, onde o espalhamento umklapp é proibido ou ineficaz devido à pequena superfície de Fermi, o espalhamento partícula-partícula não contribui para a condutividade, pois não altera o momento total. No entanto, dentro da estrutura do modelo cinético de Boltzmann, demonstramos que o espalhamento elétron-elétron em sistemas de Dirac pode contribuir significativamente para a condutividade, produzindo correções distintas dependentes da temperatura: um comportamento T4 em baixas temperaturas e uma dependência de T2 em temperaturas moderadas. Embora o comportamento T4 previsto não seja observado experimentalmente — provavelmente suprimido por efeitos de localização fraca dominantes — o comportamento T2 é claramente confirmado por nossos resultados experimentais. Especificamente, dados de resistividade dependentes da temperatura para um poço quântico de HgTe de vale único de gap zero exibem correções T2, que se alinham bem com as previsões teóricas. Portanto, contestamos o paradigma de que o termo T2 na resistividade está ausente em metais bidimensionais de banda única. Assim, estudamos teórica e experimentalmente as correções dependentes de T para a resistividade devido a interações elétron-elétron em sistemas com espectro de Dirac. Esses efeitos estão ausentes em sistemas invariantes de Galileu com espectro parabólico. Acreditamos que os fenômenos de transporte eletrônico estão longe de ser totalmente compreendidos, e nossa pesquisa demonstra que o transporte dominado por interações elétron-elétron é significativamente influenciado pelas propriedades do material, incluindo o formato da superfície de Fermi e a relação de dispersão.
 
 
    

 

 

Argilas como semicondutor 2D promissor para eletrônica e spintrônica verde

Artigo "Naturally occurring 2D semiconductor with antiferromagnetic ground state"
Dos autores Barbara Pacakova, Bera Lahtinen-Dahl, Alexsandro Kirch, Hanna Demchenko, Veslemoy Osmundsen, Chloe A. Fuller, Dmitry Chernyshov, Dominika Zakutna, Caetano R. Miranda, Steinar Raaen & Jon Otto Fossum.
Publicado em NPJ 2D Materials and Applications
Comentários do autor Caetano R. Miranda.
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O artigo "Naturally occurring 2D semiconductor with antiferromagnetic ground state", publicado na revista npj 2D Materials and Applications (fator de impacto 9.2) resultante de uma colaboração internacional envolvendo o SAMPA coordenado pelo Prof. Caetano R. Miranda, revela o grande potencial do mineral natural vermiculita como semicondutor bidimensional de banda larga e estado fundamental antiferromagnético. A combinação entre métodos eficientes de delaminação e a demonstração experimental e teórica de suas propriedades eletrônicas e magnéticas coloca a vermiculita como uma alternativa promissora, sustentável e de baixo custo para aplicações em dispositivos eletrônicos, spintrônicos e fotônicos avançados. Seu caráter natural, abundante e atóxico amplia ainda mais o interesse estratégico por esse material, especialmente em um cenário global de busca por soluções escaláveis e ambientalmente responsáveis na área de materiais 2D.

 
    

 

 

Novo estudo desvenda ligação entre magnetismo e fragilidade em ligas metálicas diluídas

Artigo "Magnetic ordering phase transition and abnormal brittleness in dilute Fe–Mn solid solution"
Dos autores Wei Liu, Yunfeng Liang, Xiangyan Li, Yichun Xu, Yange Zhang, Wenliang Li, Q.F. Fang, Caetano R. Miranda, Chuan-Lu Yang, C.S. Liu e Xuebang Wu.
Publicado em Journal of Materials Research and Technology
Comentários do autor Caetano R. Miranda.
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O novo estudo Magnetic ordering phase transition and abnormal brittleness in dilute Fe–Mn solid solution” publicado no Journal of Materials Research and Technology (Fator de Impacto 6.2) resultante de uma colaboração entre grupos asiáticos e o SAMPA coordenado pelo Prof.  Caetano R. Miranda, revela uma surpreendente transição de fase magnética, do estado antiferromagnético (AFM) para ferromagnético (FM) , em soluções sólidas diluídas de Fe–Mn acompanhada de uma notável fragilidade mecânica conforme a concentração de Mn. Combinando  cálculos ab initio e simulações de dinâmica molecular, os autores demonstram que a transição magnética está associada a redistribuições eletrônicas nos orbitais 3d do Mn e a efeitos térmicos, oferecendo uma nova perspectiva sobre o diagrama de fases magnético-mecânico dessa liga. Os resultados sugerem que a fragilidade anômala pode estar ligada a tensões internas induzidas por acoplamentos magnéticos locais, desafiando a compreensão convencional sobre o comportamento mecânico de ligas metálicas diluídas. 

 
    

 

 

Pesquisa da USP propõe caminho inovador para fabricar ureia a partir de CO₂ e N₂

Artigo "Urea synthesis by Plasmon-Assisted N2 and CO2 co-electrolysis onto heterojunctions decorated with silver nanoparticles"
Dos autores Leandro A. Faustino, Leonardo D. de Angelis, Eduardo C. de Melo, Giliandro Farias, Egon C. dos Santos, Caetano R. Miranda, Ana G. Buzanich, Roberto M. Torresi, Paulo F.M. de Oliveira, Susana I. Córdoba de Torresi.
Publicado em Chemical Engineering Journal
Comentários do autor Caetano R. Miranda.
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Publicado no Chemical Engineering Journal (Fator de Impacto 13.4), o trabalho “Urea synthesis by Plasmon-Assisted N2 and CO2 co-electrolysis onto heterojunctions decorated with silver nanoparticles“, destaca uma rota promissora para a síntese eletroquímica de ureia a partir de N₂ e CO₂, utilizando heterojunções BiVO₄/BiFeO₃ decoradas com nanopartículas de prata ativadas por plasmon. A colaboração entre o grupo SAMPA (teoria e modelagem) sob liderança do Prof. Caetano R. Miranda e pesquisadores do Instituto de Química da USP (experimentos) coordenados pela Profa. Susana Torresi permitiu demonstrar que a excitação por plasmon das nanopartículas de Ag aumenta significativamente a eficiência faradaica e a taxa de produção de ureia, ao mesmo tempo em que reduz o sobrepotencial. Cálculos teóricos elucidaram o papel dos sítios catalíticos complexos e do acoplamento C–N, corroborando resultados espectroscópicos in situ. Esses achados abrem caminho para novas abordagens na conversão eletroquímica da Ureia  a partir de gases do ar e de efeito estufa.

 
 
    

 

 

Doutorando do HEPIC recebe prêmio da colaboração ATLAS do LHC-CERN

Adaptado do texto de Marco Leite (pesquisador IFUSP / ATLAS-CERN, orientador do estudante premiado)
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O doutorando Guilherme Tomio Saito, aluno do Centro de Instrumentação e Física de Altas Energias do Instituto de Física da USP (HEPIC) e do Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da USP (LSI), foi um dos contemplados este ano com o prêmio “Outstanding Achievement Awards - 2025” da colaboração ATLAS do LHC-CERN. O ATLAS é uma grande colaboração internacional na área de Física de Altas Energias, reunindo mais de 6 mil colaboradores de 40 países, entre eles o Brasil. Em 2012, o experimento ATLAS e o experimento CMS, também do LHC, foram responsáveis pela descoberta do bóson de Higgs, uma das mais importantes descobertas científicas da atualidade. 

O prêmio, destinado todos os anos pela colaboração ATLAS a pesquisadores que se destacaram por sua contribuição excepcional em diversas áreas do experimento, é resultado do trabalho do estudante Guilherme Saito no âmbito do projeto “High Granularity Timing Detector” (HGTD) do ATLAS. O HGTD será um novo detector instalado para a fase de alta luminosidade do LHC (HL-LHC), um ambicioso programa científico voltado para explorar as propriedades do recém-descoberto bóson de Higgs. O HGTD empregará mais de 3 milhões do que é hoje considerado o estado da arte em sensores semicondutores para a detecção de radiação ionizante (“Low Gain Avalanche Detectors” - LGAD). Este novo detector fará parte do complexo sistema de reconstrução de trajetórias de partículas do ATLAS, que foi redesenhado com o propósito de identificar e medir as partículas produzidas através da colisão de prótons em altas energias (14 TeV) em meio a um ambiente desafiador para os detectores e sistema associados, os quais devem operar por mais de uma década submetidos a doses de radiação sem precedentes.
 
Em seu trabalho, o estudante teve um papel fundamental no desenvolvimento dos sensores semicondutores LGAD, na instrumentação idealizada e construída especificamente para a caracterização das propriedades destes sensores, na análise dos dados e nas simulações, possibilitando avanços significativos na compreensão dos sinais produzidos pelo detector - que em última instância refletem a qualidade dos observáveis físicos. Fruto de um processo longo e detalhado, envolvendo uma equipe multidisciplinar de colaboradores de vários institutos e universidades, os resultados produzidos pelo estudante foram essenciais para a aprovação de uma etapa crucial deste projeto pelas instâncias revisoras do programa do HL-LHC no CERN. 
 
O HEPIC no Instituto de Física da USP tem atuado de forma importante em várias áreas do HGTD, sendo apoiado pelo projeto Especial FAPESP “Física e Instrumentação de Altas Energias com o LHC-CERN” e pelo INCT CERN/Brasil. Esse apoio permitiu que o grupo da USP assumisse a responsabilidade em conjunto com o CERN pela caracterização dos sensores que serão produzidos para o HGTD do experimento ATLAS.
 
Em uma colaboração internacional com mais de 6 mil pesquisadores, fazer parte de um pequeno grupo de pessoas que teve seu trabalho reconhecido pelo experimento é uma importante conquista que reflete o compromisso e a dedicação do estudante Guilherme Saito a um projeto na fronteira da Ciência. A entrega do prêmio ocorrerá durante a reunião geral da colaboração ATLAS em Junho deste ano no CERN. 

 

Colaboração científica mundial do LHC é coroada com Prêmio de Física Fundamental

From left to right: Andreas Hoecker, former ATLAS spokesperson; Patricia McBride, former CMS spokesperson; Marco Van Leeuwen, ALICE spokesperson and Vincenzo Vagnoni, LHCb spokesperson (courtesy of Getty Images for Breakthrough Prize)

Andreas Hoecker (ATLAS), Patricia McBride (CMS), Marco Van Leeuwen (ALICE) e Vincenzo Vagnoni (LHCb). Getty Images/Breakthrough Prize

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Na primeira quinzena do mês, as quatro grandes colaborações do LHC foram laureadas com o Breakthrough Prize for Fundamental Physics 2025. Cada um dos membros é nominalmente premiado, o que inclui todos os integrantes do HEPIC do IFUSP, entre professores e doutorandos, que participam dos experimentos ALICE e ATLAS. 

Os membros do HEPIC tiveram participação direta em dois dos estudos citados na premiação: medições detalhadas das propriedades do bóson de Higgs, confirmando o mecanismo de quebra de simetria da geração de massa (trabalhos desenvolvidos no experimento ATLAS) e a exploração da natureza nas menores distâncias e nas condições mais extremas no Grande Colisor de Hádrons do CERN (participação do experimento ALICE).

Marcelo Gameiro Munhoz, representante nacional do Brasil e team leader da USP no ALICE, comenta que “o HEPIC tem participado desses experimentos desde a primeira década dos anos 2000 e tem contribuído em diversas frentes de forma ativa e significativa. Estamos felizes e orgulhosos em contribuir com uma empreitada científica internacional tão importante e significativa, cujo mérito tem sido reconhecido em várias ocasiões, como nessa premiação”.

O prêmio em dinheiro será direcionado a bolsas de estudos que financiem a estadia de doutorandos no CERN por até dois anos enquanto realizam suas pesquisas de doutorado.

O Prêmio Breakthrough foi criado em 2012 para celebrar o trabalho científico de maior impacto e promover a importância da pesquisa fundamental para a humanidade. O LHC já recebeu o prêmio, em 2013, sendo o primeiro projeto científico de larga escala a ser reconhecido pelo Breakthrough, à época pelos trabalhos que levaram à descoberta do bóson de Higgs.

Veja a lista dos premiados em breakthroughprize.org/Laureates. E assista à premiação, abaixo, recebida pelos representantes dos quatro experimentos.

 

Artigo | Electrical conductivity in kerosene-based ferrofluid under DC potential

Dos autores B. M. Oliveira, F. Batalioto, M. Chand, A. F. C. Campos, G. Barbero e A. M. Figueiredo Neto. 
Publicado em Journal of Applied Physics
Comentários do orientador do trabalho, Prof. Antônio Martins Figueiredo Neto.
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O projeto de Iniciação Científica do aluno do Bacharelado em Física Breno Martins de Oliveira, sob orientação do professor PhD Antônio Martins Figueiredo Neto, do Grupo de Fluidos Complexos do IFUSP (GFCx), investigou o comportamento elétrico de um ferrofluido base querosene, analisando sua resposta a correntes contínuas de baixa intensidade. Os resultados foram publicados na revista internacional JAP (Journal of Applied Physics).

Foram caracterizadas grandezas elétricas essenciais, como resistência, condutividade e capacitância. Ficou evidente a alta resistividade do ferrofluido e seu comportamento ôhmico após longa exposição. Compreender estas propriedades é muito relevante para um melhor entendimento dos coloides magnéticos de base óleo de maneira geral, mas também para diversas aplicações no contexto da eletrônica, como em sensores e resfriamento de transformadores.

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