Nanociência e Nanotecnologia

Alain André Quivy
Minhas atividades científicas, junto ao Laboratório de Novos Materiais Semicondutores (LNMS) do Departamento de Física do Materiais e Mecânica (FMT), envolvem vários tipos de pesquisas em Física Básica e Física Aplicada relacionadas:

1. à fabricação de nanoestruturas semicondutoras (pontos e poços quânticos) pela técnica de epitaxia por feixes moleculares (MBE) ;
2. à caracterização dessas amostras por várias técnicas estruturais, ópticas ou elétricas, tais como microscopia de força atômica (AFM), fotoluminescência (PL), efeito Hall, curvas I-V e C-V;
3. ao processamento completo em sala limpa (fotolitografia, metalização, tratamento térmico rápido (RTA), microssolda com fio de ouro (wire bonding)) de vários tipos de dispositivos optoeletrônicos, tais como células solares, detectores de radiação infravermelha e lasers de estado sólido (diodo, cascata quântica).
4. aos testes destes dispositivos com equipamentos ou experimentos dedicados, tais como probe station acoplada a um analisador de parâmetros semicondutores, medidas de absorção por FTIR, medidas de responsividade com corpo negro, medidas de eficiência quântica, medidas de ruído elétrico com analisador de espectros (FFT) e simulador solar (em breve).

Estas pesquisas possuem muitas aplicações em áreas estratégicas como nanotecnologia, agricultura, energia, saúde, meio ambiente e defesa, e estão sendo desenvolvidas em parcerias com empresas brasileiras, com outros grupos de pesquisa nacionais (PUC-Rio, UFMG), com o Centro Tecnológico da Aeronaútica (CTA), e com colaboradores estrangeiros da Universidade de Princeton (estados Unidos) e do Laboratório Iberoamericano de Nanotecnologia (INL, Portugal).  Os interessados podem entrar em contato por e-mail ou pelo telefone (11) 3091-7147.


André Bohomoletz Henriques
Efeitos quânticos, tais como superposição e emaranhamento de estados eletrônicos, em particular do spin, são recursos com potencial de aplicação na tecnologia do futuro. Alguns dos desafios nesta área  são a otimização dos tempos de vida do spin eletrônico e das técnicas de manipulação em escala de tempo ultra-curta. Aplicamos a espectroscopia de pump-and-probe na investigação de nano-estruturas de semicondutores magnéticos e não-magnéticos. Nessa técnica,  lasers com pulsos ultra curtos (femto- ou pico-segundos) são utilizados para manipular o spin eletrônico. O trem de pulsos gerado pelo laser é dividido em dois (pump e probe). A amostra é perturbada por um pulso pump, e as alterações causadas pela perturbação são medidas com um pulso probe. Algumas propriedades da amostra alteradas pela perturbação, tais como magnetização, refletividade, absorção, luminescência, são monitoradas, com resolução de femtosegundos. O projeto envolve o desenvolvimento de modelos teóricos utilizados para interpretar dados experimentais.
Link para a pagina do orientador: 
http://siveab-5.if.usp.br/~andreh/pesquisa.html.


Antonio Domingues dos Santos
Nanociência e Nanotecnologia se tornaram palavras-chaves para o desenvolvimento científico e tecnológico de qualquer nação. Neste âmbito venho desenvolvendo as minhas atividades de pesquisa. O meu objetivo principal está em desenvolver e dominar técnicas de produção e caracterização de materiais magnéticos em escalas micro e nanoscópicas. Os trabalhos em desenvolvimento atualmente são:

1. Produção por método físico e caracterização estrutural e magnética de nanopartículas magnéticas e de metais nobres.
2. Estudos micromagnéticos em objetos magnéticos microscópicos usando técnicas magnetoóticas em campo próximo.
3. Estudo do acoplamento entre plasmons de superfície e magnetismo.

Daniel Reinaldo Cornejo
Estudos experimentais e modelamento computacional de sistemas magnéticos nanoestruturados de baixa dimensionalidade, como nanopartículas, nanofios e filmes finos. Análise experimental e modelagem de fenômenos mesoscópicos governados principalmente por interações magnéticas, como por exemplo histerese magnética, “exchange-bias”, magnetotransporte e fenômenos relacionados. Análise experimental e modelagem de ferrofluídos e cristais líquidos dopados com nanopartículas magnéticas.


Danilo Mustafa

A pesquisa em materiais baseados em íons terras raras apresenta um significante potencial para superar alguns dos problemas encontrados quando tenta-se aplicar materiais com propriedades ópticas, principalmente no desenvolvimento de fontes energias alternativas. A propostas da pesquisa em materiais luminescentes compõem uma parte importante e atual da área de ciência de novos materiais (Preparação, caracterização e aplicação de nanomateriais emissores de luz). Essa linha de pesquisa se enquadra numa dinâmica científica e tecnológica compostas por temas multidisciplinares que possibilitam a integração do conhecimento principalmente das áreas de Física e Química.

Exemplos de materiais estudados:

1 – Nanotubos de hidróxidos duplos lamelares (LDH) dopadas com íons terras raras para aplicações como sensibilizadores em células solares;

2 – Complexos luminescentes baseados em benzenotricarboxilatos dopados com íons terras raras para aplicações como marcadores ópticos (dispositivo de segurança em cédulas monetárias, marcadores biológicos etc);

Euzi Conceição Fernandes da Silva
Desenvolvo pesquisa na área de materiais semicondutores com ênfase em no desenvolvimento de dispositivos do estado sólido (fotodetectores e laseres) produzidos com base nos compostos III-V com operação na faixa espectral do infravermelho. A caracterização experimental dos dispositivos é feita com medidas elétricas (corrente no escuro e fotocorrente), medidas de transporte (Hall e Shubnikov-deHaas), e ópticas (fotoluminescência (PL), fotoluminescência de excitação (PLE), e FTIR).


Felix Hernandez
A linha de pesquisa, desenvolvida dentro do Laboratório de Novos Materiais Semicondutores, procura o estudo de propriedades quânticas de materiais nanoestruturados através de técnicas ópticas e de transporte eletrônico. O estudo de física básica e aplicações destes nanocristais será realizado em montagens experimentais modernas construídas nos últimos dois anos. Saiba mais neste site: http://fmt.if.usp.br/~felixggh.


Luis Gregório Dias da Silva
Minhas atividades de pesquisa atuais se focam no estudo teórico de efeitos de correlação eletrônica em materiais nanoestruturados (pontos quânticos semicondutores, junções moleculares, moléculas adsorvidas em superfícies, nanofitas de grafeno, etc.) e, mais recentemente, no estudo de isolantes topológicos. Esses materiais permitem a investigação de uma rica variedade de fenômenos físicos, tais como efeitos de muitos corpos (por exemplo, o efeito Kondo), transições de fase quânticas e transporte eletrônico fora do equilíbrio, fases topológicas, dentre outros.
Como ferramentas principais, utilizo métodos numéricos adequados ao estudo de sistemas fortemente correlacionados, tais como o grupo de renormalização numérico (NRG), o grupo de renormalização por matriz densidade (DMRG) e suas respectivas versões dependentes do tempo (tNRG e tDMRG).
Para maiores informações, visite: http://www.fmt.if.usp.br/~luisdias/.


Marília Junqueira Caldas
Estudo teórico de sistemas semicondutores e/ou moleculares, incluindo polímeros orgânicos conjugados; interfaces orgânico/inorgânico; sistemas nanoestruturados, com ênfase em sistemas relevantes para eletrônica orgânica e processos fotovoltaicos. Trabalhamos com diversas técnicas para propriedades estruturais e de estrutura eletrônica, desde métodos empíricos até técnicas de mecânica quântica inteiramente "ab initio", dentro das Teorias de Hartree-Fock ou do Funcional da Densidade. Quando necessário e interessante, também passamos a formalismos além-do-campo-médio incluindo efeitos de correlação eletrônica. No momento, nossos principais esforços são:

a) Sistemas orgânicos de interesse para dispositivos fotovoltaicos e/ou emissores de luz, incluindo polímeros e arranjos de moléculas; também nanoflocos e nanoestruturas baseadas em grafeno, de interesses vários. 

b) Materiais semicondutores de interesse para conversão e transporte de energia. 

c) Interfaces orgânico/inorgânico entre moléculas ou polímeros e semicondutores ou óxidos, priorizando aquelas interfaces de interesse para fotovoltaicos.

Para esses sistemas e materiais mencionados, buscamos entendimento de propriedades estruturais, e as resultantes propriedades óticas e de transporte eletrônico, a depender do problema. Além disso, propriedades de defeitos em semicondutores e desordem continuam a ser de meu interesse. 

Palavras-chave: física computacional, estrutura eletrônica, propriedades óticas, transporte eletrônico, nanociência.