IFUSP na Mídia

Aprovada no IFUSP a criação da Central Multiusuário de Criogenia

Aprovada no IFUSP a criação da Central Multiusuário de Criogenia
Alteração de status da oficina de criogenia do IF visa maior sustentabilidade para o setor e deve alavancar as pesquisas criogênicas da Universidade. Os coordenadores André Henriques e Valmir Chitta informam e contextualizam as mudanças em curso.
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A Criogenia no DFMT

Em baixas temperaturas excitações térmicas são suprimidas, e a matéria tende a ocupar o estado de mínima energia. A resposta de um material tão frio a estímulos externos revela seu espectro de excitações elementares, que determina os processos que operam no seu interior. Um exemplo é a supercondutividade – a condução de corrente sem nenhuma dissipação de calor. Os supercondutores podem ser explorados para submeter a matéria a campos magnéticos extraordináriamente grandes, para gerar a descoberta de fenômenos surpreendentes, tal como o Efeito Hall Quântico.

Para produzir baixas temperaturas, é necessário um refrigerante. O hélio é um refrigerante ideal, pois é químicamente inerte, tem temperatura de ebulição baixa, e é o único elemento que permanece líquido quando a temperatura se aproxima do zero absoluto, em pressão atmosférica. Porém, o hélio é caro. Apesar de ser um dos elementos mais abundantes no Universo, perdendo apenas para o hidrogênio, na Terra as reservas de hélio diminuem com o passar do tempo. Devido à sua baixa densidade, o gás hélio sobe na atmosfera e escapa para o espaço cósmico. Por outro lado, a demanda mundial de hélio líquido cresce continuamente, fazendo aumentar o seu preço ainda mais. 

Consciente do extraordinário potencial da pesquisa em baixas temperaturas, em 1961 Mário Schenberg criou a primeira planta de liquefação de hélio no Brasil, a denominada Oficina de Criogenia, abrigada no Departamento de Física dos Materiais e Mecânica (DFMT)1, 2. Este patrimônio precisa ser preservado e modernizado. A Oficina de Criogenia liquefaz hélio para os laboratórios de pesquisa do DFMT, de outros Departamentos do Instituto de Física, e de outras Instituições. O gás hélio gerado nos laboratórios é devolvido para a Criogenia, onde é liquefeito novamente. Neste ciclo uma fração de hélio se perde. Para tornar o uso do hélio viável, é imprescindível minimizar a fração perdida. Cabe à Criogenia implementar procedimentos para reduzir as perdas de reciclagem.

Para otimizar os processos relacionados ao setor, a equipe da criogenia tem implementado mudanças. Uma importante novidade, tanto do ponto de vista conceitual quanto do ponto de vista operacional, está no cadastramento da criogenia no USP-multi, a plataforma de instalações multiusuário da USP. As normas internas do setor, bem como a equipe gestora e o comitê de usuários foram aprovados pela Congregação do IFUSP em sua reunião do mês de Novembro de 2024. O CTA do IFUSP também aprovou um convênio com a empresa White Martins, que  deve trazer sustentabilidade para o setor. No médio prazo, os ajustes no setor deverão alavancar as pesquisas criogênicas na USP e diminuir a perda de insumos no processo de reciclagem.

 
1 Sérgio Rezende, A Física no Brasil, p.118, Sociedade Brasileira de Física, São Paulo, 1987.
2 Amélia Império Hamburger, Publicação da obra científica de Mário Schenberg, Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.

IFUSP sediará o desenvolvimento de dois novos projetos em Tecnologias Quânticas

IFUSP sediará o desenvolvimento de dois novos projetos em Tecnologias Quânticas

Professor Rafael Barros e Dr. Rodrigo Benevides tiveram projetos contemplados na chamada para Jovens Pesquisadores do Programa FAPESP QuTIa. De acordo com Paulo Nussenzveig, o resultado do primeiro edital do programa reafirma o IFUSP como centro atrativo de talentos.

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Dos cinco projetos selecionados pela chamada “FAPESP Young Investigator Grant on Quantum Technologies”, dois serão desenvolvidos no IFUSP, coordenados pelos pesquisadores Rafael Barros e Rodrigo Benevides. Um terceiro projeto, a ser executado na UFABC, será liderado pelo pesquisador Hans Marin, formado no grupo do Laboratório de Manipulação Coerente de Átomos e Luz (LMCAL) do IFUSP, onde também realiza pós-doutoramento. Para o Prof. Paulo Nussenzveig - um dos articuladores iniciais do que se tornou a primeira iniciativa quântica brasileira - o resultado da chamada é um “bom auspício” para o IF, e indício da atratividade do Instituto como local privilegiado para se desenvolver ciência e tecnologia quânticas no país. 

De acordo com o pesquisador, o Brasil goza de prestígio e reconhecimento internacional nas ciências quânticas, mas a geração de tecnologias associadas ainda fica “a desejar”. Em 2020, já havia uma pressão internacional em relação a uma iniciativa quântica no Brasil, já que outros países de menor potência na área estavam se organizando nessa direção. Nesse contexto, Nussenzveig formou e participou de um pequeno grupo, composto principalmente de docentes de universidades paulistas, que começou a discutir a implementação de uma iniciativa quântica no país a partir de São Paulo. Essa “atividade de pandemia” viabilizou o engajamento de pessoas e o planejamento do projeto.

Em 2023, após dificuldades durante a pandemia, a FAPESP sinaliza que a iniciativa vai se concretizar. O grupo envolvido nas discussões iniciais lidera, então, o workshop “Quantum Technologies”, a fim de produzir, em três semanas intensivas de trabalho, um compreensivo roteiro de implementação do programa.

Assim, o lançamento do Programa FAPESP QuTIa (Quantum Technologies InitiAtive), na próxima quarta-feira, 11/12, inicia nova fase do programa e marca a maturidade de uma rede de colaboração nacional: uma comunidade informada e ativa, com massa crítica acumulada de vinte e cinco anos de experiências e interação. 

Mirando o futuro da iniciativa, Nussenzveig enfatiza a necessidade da participação de pessoas jovens. Por isso, revela uma satisfação especial que o primeiro edital do programa seja um “Auxílio à Pesquisa Jovem Pesquisador” voltado à área. A chamada, lançada em abril deste ano, selecionou duas propostas que serão desenvolvidas no Instituto de Física da USP. O projetos estão vinculados ao Departamento de Física Experimental e se darão em intensa colaboração com o LMCAL, considerado um dos pilares da rede de colaboração nacional à frente da iniciativa quântica no país. Ao BIFUSP, os pesquisadores contemplados apresentam e contextualizam seus projetos, que já estão em andamento, em suas fases iniciais.

Projeto StruQT | Deploying Structured light for Quantum Technologies
Prof. Rafael Barros (Depto. de Física Experimental do IFUSP)

O StruQT será um projeto bem interessante. O objetivo principal da proposta é a abertura de uma nova rede quântica no estado de São Paulo, a Quantum Network of São Paulo (QneSP), e seu uso para troca de chaves criptográficas de maneira absolutamente segura. A importância do projeto está no avanço constante dos chamados computadores quânticos, frente aos quais os métodos atuais de criptografia são ineficazes. Esse contexto põe a privacidade dos sistemas de comunicação atuais em perigo iminente: tão logo quanto um computador quântico de larga escala seja construído, a privacidade das comunicações atuais estará comprometida. 

Uma resposta para esse problema é a distribuição quântica de chaves (QKD), que é o que nós faremos em SP. A QKD permite que chaves criptográficas sejam enviadas e recebidas de maneira completamente privada, graças aos princípios da mecânica quântica. Essencialmente, devido aos princípios da mecânica quântica, como o famoso princípio da não-clonagem e a monogamia de emaranhamento, qualquer tentativa de interceptação da troca de chaves pode ser percebida de maneira inequívoca. 

A comunicação quântica é uma tecnologia muito madura, e redes quânticas de diferentes escalas já estão em pleno funcionamento mundo afora. Até mesmo comunicação quântica via satélite (a missão Micius) já foi realizada, resultando em uma chamada de vídeo "quantum safe" entre Beijing,China e Vienna, Austria. No Brasil, redes quânticas estão começando a ser desenvolvidas pelos principais grupos de óptica quântica do país, graças a sérios investimentos em pesquisa e desenvolvimento nesta área. 

Com a proposta StruQT, nós pretendemos implementar uma das primeiras redes quânticas do país. Nosso trabalho será o desenvolvimento de fontes de fótons emaranhados, que são um recurso fundamental para a comunicação quântica, e de detectores adequados para QKD. Com isso, pretendemos formar um grupo especializado no hardware essencial requerido por iniciativas em comunicação quântica, integrando o movimento nacional em direção ao desenvolvimento da área. 

A rede quântica operada no contexto do projeto será QneSP - São Paulo quantum Network, que será implementada usando a infraestrutura de fibras ópticas USPnet, pertencente à Universidade de São Paulo. Dentro desta rede, nossa proposta é criar um canal de comunicação quântica segura entre os campi USP de Ribeirão Preto e Piracicaba, nos quais fótons emaranhados gerados no Campus USP São Carlos serão detectados. Esta é uma perspectiva muito excitante, visto que os campi USP de Ribeirão Preto e Piracicaba estão a mais de 150km!

Um passo adiante, no StruQT nós vamos explorar ferramentas de óptica moderna no contexto da QKD. Especificamente, nós investigaremos a codificação e medida de informação quântica nos diferentes graus de liberdade da luz, com ênfase na polarização e no tempo/frequência/cor. A ideia é implementar QKD com chaves criptográficas de alta dimensão, i.e., chaves constituídas de um alfabeto maior do que o 0 e 1 dos bits quânticos, os chamados qdits, que prometem vantagens para QKD tais como maior tolerância erros e possivelmente maiores taxas de tráfego de dados.

Nacionalmente, o projeto conta com uma interação sólida com a Rede Rio Quântica, liderada pelo Prof. Antonio Zelaquett Khoury, sem mencionar a integração com a comunidade de óptica e informação quântica de São Paulo. Em particular, o Laboratório de Manipulação Coerente de Átomos e Luz (LMCAL-USP), liderado pelos Profs. Marcelo Martinelli e Paulo Nussenzveig, será indispensável nesta jornada. Internacionalmente, o projeto conta com a colaboração com diferentes instituições, notavelmente com o grupo de óptica quântica experimental da Universidade de Tampere - Finlândia, para o desenvolvimento de detectores de fótons únicos usando óptica não-linear e luz estruturada. Tais colaborações serão essenciais para a superação dos desafios experimentais, que serão muitos.

Modular microwave-optical quantum transduction 
Dr. Rodrigo da Silva Benevides (Group of Hybrid Quantum Systems / Department of Physics - ETH Zürich)

A ideia geral do projeto é fazer o link entre uma tecnologia com muito potencial para computação quântica - os qubits supercondutores - com a tecnologia mais bem estabelecida de comunicação a longas distâncias - as fibras ópticas. Para isso, o projeto pretende desenvolver os chamados "transdutores quânticos", uma tecnologia ainda em estágio bem inicial de desenvolvimento mundo afora. Especificamente, nós queremos criar um dispositivo que opere tanto em frequências da ordem de GHz, usando os qubits supercondutores e onde a computação, em si, dos sistemas é realizada, com frequências da ordem de 200 THz, para operação em sistemas ópticos de telecomunicações. 

Sobre parcerias:

O projeto vai demandar conexões com distintos laboratórios de microfabricação no Brasil. Dentro da USP, a Escola Politécnica conta com equipamentos que vão ser utilizados para parte do desenvolvimento dos dispositivos. Fora da USP, pretendemos utilizar estruturas de microfabricação da UNICAMP e/ou do CBPF, onde partes específicas destes qubits podem ser fabricadas. Além disso, a médio prazo (com um laboratório já estabelecido no IFUSP), vamos fortalecer conexões internacionais com outros grupos trabalhando na mesma tarefa e com as quais eu já tenho colaborações ou nos quais eu trabalhei. Dois exemplos são a ETH Zürich, na Suíça, e a TU Delft, na Holanda, dois centros de destaque internacional na área de tecnologias quânticas. Em ambos os casos, tenho expectativa de criar oportunidades de intercâmbio para alunos envolvidos no projeto, a fim de fortalecer essa área no IFUSP.

Desafios envolvidos:

Um desafio significativo, mas que criará novas condições bastante interessantes ao Instituto é a aquisição e instalação de um refrigerador de diluição multiusuário, o primeiro da USP e possivelmente apenas o terceiro do tipo na América Latina. Este equipamento permite resfriar amostras a temperaturas incrivelmente baixas (da ordem de 10 mK). Com isso, os qubits supercondutores podem ser operados no no seu estado fundamental, permitindo a realização de operações computacionais nestes qubits. Além disso, por seu caráter multiusuário, há a expectativa que outros grupos do Instituto se beneficiem do equipamento, podendo fazer estudos de distintos materiais e interfaces em temperaturas ultra baixas.

Acredito que esse projeto vai ajudar a abrir no IFUSP uma linha de pesquisa bastante relevante internacionalmente. Hoje, os sistemas baseados em qubits supercondutores estão entre aqueles com o maior potencial de ser a base fundamental da computação quântica, tanto que diversas empresas de tecnologia (IBM, Google, Amazon, entre outras) estão investindo muitos recursos nessa direção. Creio que esse projeto pode ajudar a formar no IFUSP pesquisadores capazes de participar do desenvolvimento dessa rica área.

Agradecimentos:
À FAPESP, pelo auxílio concedido. Além disso, agradeço particularmente ao professor Marcelo Martinelli da FEP e à diretoria (Profª. Kaline Coutinho e Prof. Cristiano de Oliveira) pelo suporte institucional fornecido para a aprovação do projeto. 

Fotos: Rodrigo Benevides / Acervo pessoal

BIFUSP Entrevista Novos Docentes | Conversa com Lucas Cornetta (FGE)

Vivendo um momento auspicioso em sua área de pesquisa, o pesquisador compartilha sua jornada até a docência e revela que a possibilidade de atuação em sala de aula foi um diferencial da USP em relação a outras oportunidades.

Completando um ano como docente no Departamento de Física Geral, o pesquisador Lucas Cornetta recorda seus tempos de graduação no IFUSP: “Eu demorei um pouco pra me engajar no trabalho de pesquisa aqui, na época que eu era aluno de graduação”. Como muitos estudantes, Lucas trabalhou durante parte do curso e nem sempre pôde se dedicar à física tanto quanto gostaria. Foi apenas ao final do terceiro ano que obteve uma estrutura que lhe permitiu maior dedicação aos estudos e presença na universidade, quando seu compromisso e empenho mudaram de nível. Mesmo assim, àquela altura, não conseguiu se vincular a um projeto de iniciação científica. “Oficialmente, eu não tive uma bolsa de iniciação científica, mas logo que eu estava no começo do último ano eu conheci o Márcio, e ele foi uma pessoa muito importante em vários aspectos - de estar aberto, de gostar muito do que estava fazendo e de passar aquele entusiasmo pela pesquisa. Aos poucos, eu fui considerando a área da física molecular e fui aprendendo”. Atual colega de departamento, o pesquisador Márcio Varella foi seu orientador no mestrado e também no doutorado, que Lucas realizou em modalidade sanduíche na Stanford University, com coorientação de Todd J. Martinez, do Departamento de Química Teórica.

A conclusão do doutoramento trouxe algumas provações, como a incerteza sobre que caminho seguir. Entre a defesa da tese e a confirmação da bolsa de pós-doc, foram dez meses em suspenso, também agravados pela tensão da pandemia de COVID-19. “Em 2020 eu conheci esse grupo da Unicamp, que estava com um grande projeto temático FAPESP vigente. É um grupo majoritariamente experimental, que não tinha muito a ver com o que eu fazia na pós-graduação. Era uma outra coisa, uma outra área - a de espectroscopia molecular na faixa de Raios-X, que é o que eu faço hoje”. Se o contexto foi determinante para a troca de área, a permanência e a dedicação foram inteiramente deliberados: o pesquisador considera a mudança uma das melhores coisas de sua carreira. Como há curvas de aprendizado, ele descreve o que seria uma “curva de afeição” à nova atividade, e revela que se apaixonou definitivamente pela área. Com satisfação e envolvimento renovados, veio o trabalho e o acelerado desenvolvimento: “Eu acabei me descobrindo com uma habilidade, uma visão que talvez fosse diferente da que eu tinha antes. E rapidamente consegui contribuir de um jeito que me realizava como pesquisador”. Ainda sobre o processo de mudança, Cornetta reflete: “Percebi que acabei me envolvendo com uma linha de pesquisa que havia um espaço para desenvolver aqui no IFUSP. E isso foi muito atrativo, porque eu sempre tive planos de tentar uma posição permanente aqui. Sob essa perspectiva, estar envolvido com uma área de estudo que eu sabia que tinha pouca gente fazendo, que era uma pesquisa de ponta para a qual havia uma demanda, além do fato de que eu traria pra cá várias novas redes de colaborações, foi bastante motivador. E tudo isso foi crescendo.” No começo de 2022, Lucas foi para a Suécia como pós-doutorando e teve seu período mais produtivo até então. E o timing foi ideal: foi enquanto capitalizava o bom trabalho e o bom momento do campo de pesquisa que recebeu a notícia da abertura do concurso.“O projeto é algo que me representa e que faz sentido pro Instituto, e eu acho que casou de um jeito providencial” - conclui.

O pesquisador contextualiza o ótimo momento vivido em sua área de pesquisa: “Há quem diga que o advento de certas instalações e tecnologias ao longo da última década, como os síncrotrons de quarta geração (como o Sirius) e outros tipos de máquinas como os Free Electron Lasers [...] Essas máquinas são fontes de luz em diversas faixas de frequências, incluindo, particularmente, linhas dedicadas a raios-X. Só que elas chegaram com intensidade e poder de resolução tão altos, que vários projetos que, no passado, ficaram inviabilizados por falta de tecnologia experimental, hoje podem ser revisitados por conta desse advento. E é por isso que há quem diga, como provocação, que a comunidade passa por um período de renascença da espectroscopia de raios-X”.

Como teórico em modelagem molecular, sua atuação se dá em duas grandes frentes: a primeira é uma frente teórico-experimental, em que realiza cálculos de mecânica quântica e provê suporte teórico para explicar espectros medidos em experimentos. Nesse âmbito, atua em colaboração próxima com uma série de grupos experimentais - como o DFA do IFGW/Unicamp; a Division of X-Ray and Photon Sciences da Universidade de Uppsala, Suécia, atualmente liderada pelo pesquisador Olle Björneholm; o grupo do Prof. Raimund Feifel, na Universidade de Gotemburgo, também na Suécia, entre outros. A segunda frente é o desenvolvimento de metodologias, em que o pesquisador não se refere a dados experimentais, mas a técnicas em que haja espaço para contribuições do ponto de vista de desenvolvimento teórico e implementações computacionais.

Uma terceira frente de trabalho que o interessa é o desenvolvimento de ferramentas didáticas. Atualmente oferecendo a disciplina de Eletromagnetismo na graduação, o pesquisador coordena um projeto PUB que visa desenvolver animações para uso didático. O conjunto de códigos e materiais gerados neste projeto será integralmente disponibilizado a todos os interessados. Essa frente de atuação vem revelar e encaminhar um interesse antigo do pesquisador: “Dar aula é uma coisa que sempre me motivou. Eu sempre gostei muito [...] Essa ideia de que eu ia ser um pesquisador e também dar aula fazia as posições aqui na USP muito mais atrativas do que em outros lugares onde eu não teria a oportunidade de lecionar”.

Animado e acessível, com metas bem estabelecidas para curto e médio prazo, o docente afirma que há muito trabalho a ser feito na área e faz um chamado a estudantes interessados de todos os níveis - iniciação, mestrado, doutorado: apresentem-se. Há diversas oportunidades e a área é prolífica e promissora para quem está começando uma trajetória em pesquisa. O professor compartilha também um conselho, a partir de sua própria experiência: encoraja os alunos a se manterem abertos às oportunidades e a experimentarem áreas nunca antes consideradas, pois há um universo de tópicos estimulantes e produtivos em busca de pessoas. “Eu me permiti olhar para outras áreas; olhar para biofísica, para física experimental, para física de materiais… tem muita coisa legal sendo feita em tanto lugar! Foi um processo de autoconvencimento [...]: E no fim foi uma coisa muito positiva. Talvez, se eu não tivesse me forçado, não teria me apaixonado pelas áreas que me apaixonei. Muitos alunos persistem numa idealização de algo que, às vezes, nem existe, e impede que se olhem para outras coisas. Isso é prejudicial, e acho que a ciência só tem a perder”.

-> Para saber mais sobre o trabalho do professor e oportunidades disponíveis, escreva para cornetta@if.usp.br

Imagem: Lucas Cornetta em sua sala no IFUSP. Foto de Malu Tippi/IFUSP.
 

 

NaTLab e LabHITS: novos laboratórios no IFUSP

O pesquisador Antônio Martins Figueiredo Neto, Professor Titular do IFUSP e coordenador do INCT de Fluídos Complexos, anunciou a criação de dois novos laboratórios ligados ao grupo e ao Departamento de Física Experimental. Os laboratórios estão em fase de implementação no Edifício Principal do IFUSP e promoverão trabalhos em diferentes linhas de pesquisa de interesse do grupo de Fluídos Complexos:

Laboratory of Hair Investigations, Technology and Structure (LabHITS)

Coordenado pelo pesquisador Cristiano L.P. Oliveira, o laboratório terá como foco os já prolíficos projetos voltados ao estudo de cabelos. Além de pesquisas em mestrado e doutorado em andamento, o grupo teve uma publicação recente de grande impacto e conta com outras em fase de finalização. O laboratório conta com investimentos para pesquisas relacionadas à saúde e estrutura das fibras capilares, incluindo colaborações com hospitais e convênios com empresas do setor cosmético. Contou também com apoios da FAPESP e da Pró-Reitoria de Pesquisa e Inovação da USP para upgrade e manutenção de equipamentos.

O laboratório será instalado na sala 1006 e contará, entre outros itens de infraestrutura, com um sistema de calorimetria de escaneamento diferencial (DSC) - equipamento fundamental para informar mudanças estruturais nas fibras capilares em função da temperatura -  e porta amostras dedicados para o estudo de fibras capilares e produtos cosméticos. 

Nanophotonic Technologies Laboratory (NaTLab)

Coordenado pela pesquisadora Nathália Tomazio, o laboratório será instalado na sala 1042 do Ed. Principal do IFUSP e terá como foco o desenvolvimento e microfabricação de dispositivos fotônicos e optofluídicos com aplicações variadas, como óptica não linear, pesquisa biomédica e processamento de informação quântica. 

O laboratório contará com um sistema de microfabricação home-built, que utiliza a técnica de escrita a laser via fotopolimerização por absorção de dois fótons (FA2F), permitindo a produção de microdispositivos fotônicos tridimensionais de geometrias arbitrárias com resolução de centenas de nanômetros. O projeto conta também com um sistema de caracterização óptica de microdispositivos. A caracterização é fundamental para entender como esses dispositivos se comportam, possibilitando a previsão de seu desempenho em aplicações práticas, como moduladores de sinal e sistemas de espectroscopia. A análise é essencial para a compreensão de aspectos fundamentais da interação da luz com o dispositivo e para ajustar suas características, garantindo que sejam otimizados para a aplicação desejada.

O projeto do laboratório inclui também um sistema de controle de contaminação por partículas, com pressão positiva no ambiente, filtros do tipo HEPA para garantir um grau de limpeza em todo o espaço e saídas de fluxo laminar (padrão ISO 5) sobre o aparato de fabricação e a bancada de preparação de amostras. Esse controle deve assegurar um ambiente mais limpo, crucial para garantir a integridade dos microdispositivos e sua performance. A implementação do projeto conta majoritariamente com recursos advindos do INCT de Fluídos Complexos, que tem o IFUSP como sede.

Para mais informações sobre os novos laboratórios, ou sobre os trabalhos do Grupo de Fluídos Complexos, contate os docentes:

Artigos do Grupo de Espectroscopia de Materiais Quânticos

Prof. Fernando Garcia comenta a publicação de dois artigos liderados pelo Grupo de Espectroscopia de Materiais Quânticos do IFUSP que contaram com a colaboração entre grupos da UNICAMP, UFMG e da Universidade de Friburgo na Suíça. São parte do trabalho de doutorado de Marli Cantarino, premiado pelo programa de pós-graduação do IFUSP (melhor artigo e menção honrosa para melhor tese). 
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Supercondutividade de alta temperatura crítica (HTSC) é tradicionalmente associada ao estudo dos óxidos cupratos. Recentemente, o campo foi significativamente expandido com a descoberta dos chamados supercondutores a base de ferro (FeSCs). Assim como no caso dos materiais óxidos, HTSC surge nos materiais FeSCs através de estratégias de dopagem (por elétrons ou por buracos), que promovem uma sintonia da estrutura eletrônica e propriedades magnéticas dos materiais. Outro ponto coincidente é que HTSC nos FeSCs também surge em proximidade a uma fase magnética.

Diferente do óxidos cupratos, no entanto, os FeSCs são sempre metálicos, o que motivou um consenso neste campo de pesquisa segundo o qual a sintonia do preenchimento eletrônico, por efeito de dopagem, é um parâmetro fundamental para entender a evolução do magnetismo nos FeSCs e, consequentemente, da fase HTSC.

Em dois estudos recentes, utilizamos espectroscopia de fotoemissão resolvida em ângulo (ARPES) e cálculos combinando teoria do funcional da densidade com teoria do campo médio dinâmico (DFT+DMFT) para investigar efeitos de dopagem no material BaFe2As2, quando Fe é parcialmente substituído por Cr (CrBFA) ou Mn (MnBFA). Nominalmente, estas substituições causam dopagem por buracos mas HTSC não é observada em CrBFA ou MnBFA. Curiosamente, dopagem por buracos é a estratégia que leva à maior temperatura para o aparecimento da HTSC, como no caso da substituição parcial de Ba por K.

Nossos resultados mostram que, contrário ao consenso estabelecido, a evolução do magnetismo em CrBFA e MnBFA não tem relação direta com o preenchimento eletrônico. Mostramos ainda que Cr é um dopante efetivo de buracos em CrBFA estabelecendo que a sintonia eletrônica apenas não é capaz de criar as condições suficientes para o surgimento de HTSC. Argumentamos que em CrBFA e MnBFA, o magnetismo introduzido pelos dopantes (seja Cr ou Mn) interage com o magnetismo do Fe excluindo a possibilidade de formação de HTSC.

Estes trabalhos foram liderados pelo grupo de espectroscopia de materiais quânticos no IFUSP e contaram com a colaboração entre grupos da UNICAMP, UFMG e da Universidade de Friburgo na Suíça. São parte do trabalho de doutorado de Marli Cantarino, hoje pesquisadora no ESRF, premiado pelo programa de pós-graduação do IFUSP (melhor artigo e menção honrosa para melhor tese).  O trabalho no IFUSP foi financiado pela FAPESP.

Referências:

Marli R. Cantarino, Kevin R. Pakuszewski, Björn Salzmann, Pedro H. A. Moya, Wagner R. da Silva Neto, Gabriel S. Freitas, Pascoal G. Pagliuso, Cris Adriano, Walber H. Brito, Fernando A. Garcia.

Hole doping and electronic correlations in Cr substituted BaFe₂As₂ | SciPost Phys. 17, 141 (2024). DOI: 10.21468/SciPostPhys.17.5.141

 

Marli R. Cantarino, Kevin R. Pakuszewski, Björn Salzmann, Pedro H. A. Moya, Wagner R. da Silva Neto, Gabriel S. Freitas, P. G. Pagliuso, Walber H. Brito, Claude Monney, C. Adriano, Fernando A. Garcia.

Incoherent electronic band states in Mn-substituted BaFe₂As₂ | Phys. Rev. B 108, 245124 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.108.245124

 

Professor Helcio Onusic recebe homenagem no Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência

Professor Helcio Onusic recebe homenagem no Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência
Durante a 45ª edição do evento, realizada de 11 a 13 de novembro em Balneário Camboriú, o professor Helcio Onusic foi homenageado por sua destacada atuação na interface entre a academia e a indústria.  
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O Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência (CBrAVIC) é organizado desde 1979 pela Sociedade Brasileira de Vácuo (SBV) em parceria com universidades e instituições de pesquisa. Em 2024, a organização ficou a cargo da UDESC, envolvendo os campi de Balneário Camboriú e Joinville. O congresso reuniu pesquisadores, estudantes e profissionais do Brasil e do exterior em uma programação rica, que incluiu minicursos, palestras técnicas e apresentações de trabalhos nas áreas de ciência, tecnologia e engenharia.  

Neste contexto de excelência e inovação, a trajetória do professor Helcio Onusic ganhou destaque. Combinando sua experiência em empresas como Volkswagen e Mercedes, com sua carreira como professor no Instituto de Física da USP, o docente foi celebrado como referência em tecnologia do vácuo para a indústria e educação profissionalizante. Esteve à frente do oferecimento da disciplina "Ciência e Tecnologia do Vácuo", pioneira no Brasil, oferecida a alunos de graduação desde o início da década de 1970, e também - em parceria com o pesquisador Nilberto Medina - do curso de extensão gratuito para profissionais da indústria do vácuo, realizado desde 2012.

A homenagem ocorreu na sessão "Vácuo na Indústria", organizada pelos pesquisadores Luciana Sgarbi Rossini (FATEC-SO) e Francisco Tadeu Degasperi - que atuou no IFUSP e atualmente é docente na FATEC-SP. A celebração reforça a importância de atuações como a de Helcio Onusic, que conectam o conhecimento acadêmico às demandas práticas da indústria, promovendo avanço tecnológico e desenvolvimento científico. 

Nilberto Medina (IFUSP), Nazir Monteiro dos Santos (Presidente da SBV), Helcio Onusic (Professor Homenageado), Tizuko Onusic (esposa do Prof. Helcio), Tadeu Degasperi (secretário da SBV) | Divulgação CBrAVIC.
 

 

“The Wronskians” é o time que vai representar a USP no Brazilian Physicists’ Tournament (BPT) | BIFUSP Entrevista

Foto da equipe "The Wronskians". Divulgação

“The Wronskians” é o time que vai representar a USP no Brazilian Physicists’ Tournament (BPT)

Participante desde a primeira edição do torneio em 2018, o time USP do Brazilian Physicists’ Tournament ganha novo nome, novos líderes e uma disciplina totalmente dedicada ao evento.

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Doze problemas de física em aberto. Ao menos seis equipes prontas. O campo está montado para o Brazilian Physicists’ Tournament (BPT) deste ano, que ocorrerá na UFMG, em Belo Horizonte, de 9 a 12 de dezembro. O BPT é a seletiva nacional do International Physicists’ Tournament (IPT), torneio entre equipes universitárias que debatem soluções de problemas abertos em física. As equipes são formadas por estudantes de graduação ou mestrado e conta com líderes (que atuam como técnicos) que podem ser doutorandos, pós-doutorandos e docentes. 

De acordo com Bruno Siqueira Eduardo, membro veterano do time USP, parte do encanto do torneio é desvelar as camadas de complexidade que vão emergindo a despeito da aparente simplicidade dos problemas e fenômenos do cotidiano. Normalmente, é possível atacar as questões usando física em nível de graduação, no entanto, o processo de estudo para o torneio é bastante diferente da maioria das aulas do curso: ao contrário das listas de exercícios, extremamente orientadas para o uso de teorias ou técnicas específicas, os problemas são apresentados de modo totalmente aberto, sendo possível abordá-los das mais diversas maneiras, usando todo o repertório e criatividade da equipe.

As edições anteriores estão repletas de exemplos intrigantes. A explicação de um teste de qualidade realizado em destilarias de cachaça: primeiro, bate-se uma haste metálica na garrafa inerte e novamente depois de agitá-la. Como é possível deduzir o status da bebida a partir da mudança do som produzido? Outro exemplo interessante: ouvindo-se um trovão, o que é possível apreender sobre o formato do relâmpago de origem? Alguns problemas têm, inclusive, aplicações de grande importância. “Sabe quando você vai colocar sal na comida e o saleiro entope? Aí você tem que mexer um pouquinho no saleiro e volta a colocar. Então, isso é um problema importantíssimo em física estatística, que acontece nessa escala e também acontece em refinarias de petróleo, quando tem que ter uma bitola do tamanho certo para não travar o fluxo. A física é meio que a mesma. Aí faltava investigar isso” - comenta o estudante.

A dinâmica do torneio se dá por meio das “Batalhas de Física”, em que cada time pode atuar como apresentador, opositor ou mediador. Enquanto se alternam e competem, as equipes vão aprimorando as soluções apresentadas. Além disso, uma vez finalizada a etapa brasileira - com a definição do time campeão e que vai representar o país na fase internacional - o ecossistema atua de forma colaborativa: o vencedor pode acionar e contar com o apoio dos trabalhos das outras equipes. Nesse momento, todos se tornam time “Brasil”.

Presente desde a primeira edição do evento, a USP ainda não venceu a etapa nacional, mas 2024 traz bons ventos para a equipe: é o ano em que, finalmente, a preparação para o BPT se formaliza como disciplina de graduação. E, de acordo com os estudantes, isso pode fazer uma boa diferença. “A USP, junto com a UFABC, é a universidade que participa do BPT há mais tempo, desde 2018. O que acontece é que as outras universidades que foram entrando ao longo dos anos, a UNICAMP, a UFMG, etc., elas têm disciplinas formalizadas totalmente. Então, tem turmas - trinta, quarenta alunos - trabalhando naquela lista de problemas, tem notas, tem vários professores.[...] E a gente, até então, era sempre na força da amizade, mas sempre correndo atrás de professor.[...] Nas últimas duas semanas, a gente falava ‘a gente precisa participar, precisa ensaiar alguma coisa’. Aí passava madrugada na casa de um e na casa de outro. Eu lembro que na pandemia, a entrada de baixo estava fechada, mas o pessoal dos laboratórios topou ajudar a gente, aí eles iam lá, deixavam os experimentos, os materiais na bancada, e a gente vinha de final de semana, mesmo com tudo fechado, e ficava fazendo os experimentos lá” - recorda o estudante Bruno.

A equipe lembra com carinho dos pesquisadores que os apoiaram nas últimas edições, como os docentes Antônio Domingues e Edivaldo Moura, além de outros pós-docs que atuaram como líderes do time. No entanto, a perspectiva de uma estrutura curricular que os ajude a atrair cérebros, organizar os estudos e reforçar a equipe é muito bem-vinda. Novo logo do time, a fênix vem traduzir esse momento de renascimento e fortalecimento da equipe. A ementa da disciplina “Aprendendo física enfrentando problemas em aberto”, coordenada e oferecida pelo professor Eric C. Andrade, contou com colaboração dos membros do time para ser definida. Assim, o docente assume o posto de novo líder da equipe, junto ao doutorando Gustavo Alves, que, ano passado, conseguiu tirar um tempo de seu intercâmbio no Fermilab para uma reunião virtual de apoio na semana anterior ao torneio. De volta ao país, ele reassume o compromisso com a equipe, animado, e mirando a primeira vitória da USP no BPT.

Além de torcer pela equipe, estudantes de todos os cursos de graduação da Universidade podem participar! Para saber mais sobre o torneio ou como fazer parte do time, entre em contato pelo perfil no Instagram: @ipt.usp

The Wronskians Team:

Líder e coordenador da disciplina: 

  • Prof. Eric. C. Andrade

Membros representantes da equipe no BPT em Belo Horizonte:

  • Gustavo Figueiredo Severiano Alves (Líder)
  • Artur Libanio de Araujo Yordaky (Capitão)
  • Guilherme Aciron Loureiro Lancaster de Torres
  • Ted Martins Paulo da Silva
  • Maria Fernanda Dressano Barbaro
  • Felipe Gasaniga Monteiro
  • Lívia Tiemi Bidoia de Freitas

Demais membros que participam da resolução de problemas:

  • Nathalia Seino
  • Gabriela Vieira Kuhn Scavone
  • Mateus Teixeira e Souza
  • Bruno Siqueira Eduardo
  • Édy Soares da Silva de Oliveira
  • Alfredo José de Castilhos Pauli Barbosa
  • Álex Felipe Caçula Leal
  • Valkíria Luna Anjos dos Santos
  • Inácio Captuleio de Souza Pinto
  • Lucca Mazella
  • Jean Matias Ferreira
 

Projeto de Extensão leva estudantes da USP para oferecer monitorias e plantões de dúvidas em escolas públicas

Coordenado pela Professora Euzi Fernandes, do Instituto de Física da USP, o projeto “Monitoria de Física, Matemática e disciplinas tecnológicas para estudantes do ensino médio das escolas públicas da grande São Paulo” tem como objetivo fortalecer o aprendizado dos estudantes de ensino médio das escolas públicas nas disciplinas de Física, Matemática e Engenharia (Tecnologia e Robótica). A proposta é que graduandos da USP vinculados à iniciativa ofereçam monitorias e plantões para esclarecimento de dúvidas, buscando amenizar as dificuldades apresentadas no aprendizado dessas disciplinas. Eles serão supervisionados pela equipe responsável do projeto, formada por docentes de três unidades da USP - Instituto de Física (IF), Instituto de Matemática e Estatística (IME) e Escola Politécnica (EP) - em parceria com os coordenadores pedagógicos das escolas estaduais.

O projeto se adequa ao contexto da curricularização da extensão na Universidade e vem alinhado a dois eixos ODS: Educação de Qualidade e Redução das Desigualdades. O público-alvo da ação são estudantes do Ensino Médio, em preparação para o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) e o Provão Paulista, e entende-se que as monitorias possibilitarão um melhor aproveitamento do conhecimento oferecido nas escolas, aumentando as chances dos estudantes conseguirem acesso ao sistema de educação de nível superior. 

Para além de tirar dúvidas e resolver exercícios, o projeto tenciona que o aluno-monitor desperte e incentive o interesse dos alunos para o aprendizado das disciplinas de Física, Matemática e conteúdo tecnológico. A ação e presença do aluno-monitor na escola deverão servir também como catalisadoras e motivadoras do sentimento de pertencimento escolar. As atividades deverão proporcionar uma maior aproximação entre os estudantes e a escola onde estudam, contribuindo para um ambiente estimulante ao aprendizado. Para tanto, cada aluno atuando no projeto deverá estudar cuidadosamente os livros-textos utilizados nas escolas parceiras e estar atento às recomendações dos coordenadores pedagógicos.

Os alunos-monitores poderão auxiliar os estudantes no desenvolvimento ou aprimoramento de habilidades computacionais, ensinando o uso de computadores da escola parceira e apresentando claramente os recursos das plataformas digitais usadas pelas escolas, onde parte do conteúdo acadêmico é compartilhado. Caso seja de interesse da equipe da escola parceira, os monitores poderão também auxiliar seus docentes na elaboração e correção de provas, trabalhos e conteúdo nas plataformas de ensino implantadas pelo Estado, ou outras atividades de apoio ao ensino.

Para além dos impactos desejados junto aos estudantes do ensino médio, espera-se uma melhoria do aprendizado do próprio graduando, já que precisará se comunicar de modo a transmitir o conhecimento de maneira clara e objetiva, aumentando, assim, o domínio dos assuntos em pauta. Dessa forma, o projeto promove o protagonismo estudantil no espaço educacional (no caso dos monitores e dos alunos monitorados), contribui para redução da desigualdade no ensino entre escolas públicas e privadas, e fortalece a qualidade do ensino público.

Para mais informações, contate a pesquisadora Euzi Fernandes em euzicfs@if.usp.br

Formação de novas partículas acima do topo das árvores contribui com as chuvas na Amazônia

Pesquisa publicada na Nature Geoscience e liderada por cientista brasileiro mostra como explosões de nanopartículas induzidas pela chuva ajudam a formar nuvens e precipitação, influenciando o ciclo de água, clima e balanço energético da Terra.
Em Agência FAPESP. Acesse AQUI o original.
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Pesquisa publicada nesta sexta-feira (08/11) na revista Nature Geoscience desvenda uma importante peça do quebra-cabeça que busca explicar a formação de chuvas na Amazônia, uma das regiões mais influentes no clima global. Segundo o estudo, a floresta é capaz de produzir sozinha aerossóis que, induzidos pela própria chuva, desencadeiam um processo de novas formações de nuvens e precipitação, influenciando assim o ciclo de água, o clima e o balanço energético da Terra.

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Imagem: Luiz Machado et al./Nature Geoscience

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