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Item Relatório de Atividades 2017 FCM - Departamento de Física e Ciência dos Materiais(FCM - IFSC, 2017) Departamento de Física e Ciência dos Materiais - FCM/IFSCApresentação de dados e estatísticas referentes às atividades acadêmicas, pesquisa, extensão universitária, cultura e administrativa desenvolvidas no Departamento de Física e Ciência dos Materiais pelo seu corpo docente.Item Relatório de Atividades 2016 FCM - Departamento de Física e Ciência dos Materiais(FCM - IFSC, 2016) Departamento de Física e Ciência dos Materiais - FCM/IFSCApresentação de dados e estatísticas referentes às atividades acadêmicas, pesquisa, extensão universitária, cultura e administrativa desenvolvidas no Departamento de Física e Ciência dos Materiais pelo seu corpo docente.Item Relatório de Atividades 2015 FCM - Departamento de Física e Ciência dos Materiais(FCM - IFSC, 2015) Departamento de Física e Ciência dos Materiais - FCM/IFSCApresentação de dados e estatísticas referentes às atividades acadêmicas, pesquisa, extensão universitária, cultura e administrativa desenvolvidas no Departamento de Física e Ciência dos Materiais pelo seu corpo docente.Item Materiais multifuncionais multiferróicos nanoestruturados: síntese, propriedades, fenomenologia e aplicações(2017-05-30) Eiras, Jose AntonioA contínua e crescente demanda por dispositivos eletro-eletrônicos, com alto desempenho e multifuncionais e o vertiginoso avanço da nanotecnologia requerem o desenvolvimento de novos métodos e técnicas para a produção e caracterização de materiais nanoestruturados e de modelos fenomenológicos para descrever/predizer algumas de suas propriedades. A demanda por multifuncionalidade requer, por sua vez, novos materiais, que possam integrar duas ou mais propriedades físicas de alto interesse tecnológico. Dentro desse contexto materiais multiferróicos podem ser considerados como os que melhor permitem integrar duas ou mais propriedades físicas de alto interesse tecnológico, além de propiciarem novos desafios para o domínio de processos de síntese de novos materiais, para o desenvolvimento de novos dispositivos e para o modelamento e simulação de suas propriedades físicas. Este projeto multidisciplinar visa promover um salto qualitativo nos trabalhos que vimos realizando através de uma abordagem ampla, atual e especializada, centrada participação de grupos de reconhecida competência (e em temas complementares). Através de uma abordagem experimental (síntese, processamento e caracterizações) e teórica (modelamento fenomenológico e simulação por Dinâmica Molecular-DM) pretendemos investigar materiais multifuncionais multiferróicos nanoestruturados (MMMN), baseados em materiais ferroelétricos/ (anti-) ferromagnéticos/ ferroelásticos. Materiais nanoestruturados (corpos cerâmicos ou filmes ultrafinos) serão produzidos por sinterização por "Spark Plasma Sintering" (SPS), microondas ou RF Sputtering. Os sistemas básicos a serem investigados são: cerâmicas "livres de chumbo" à base de BaTiO3 - BT; cerâmicas à base de PbTiO3 - PT; cerâmicas magnetoelétricas "ferroelétrico/(anti-)ferromagnético" (à base de Pb(Fe,Nb)O3 e Pb(Fe,W)O3); compósitos magnetoelétricos (0-3 e 2-2) à base de PT + ferritas dos sistemas CoFe2O4 e Pb1/3Mg1/3Nb2O3 - PT + ligas de Heusler NiFe2O4 e Ni-Mn-Ga (Ni2+xMn1 xGa). Contribuições relevantes são esperadas em três pilares fundamentais no desenvolvimento de novos materiais: métodos de processamento de materiais nanoestruturados ("bulk" e bidimensionais), modelamento e simulação de propriedades fundamentais (correlação estrutura/microestrutura-propriedades) e desenvolvimento prospectivo de protótipos de novos sensores e atuadores. A equipe coordenadora é constituída por pesquisadores com larga experiência em pesquisa em materiais, com abordagens complementares, o que consideramos imprescindível para uma investigação abrangente nos diversos objetivos propostos. 1 - Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas DF/UFSCar - GCFerr - Coordenadores: Prof. Dr. José Antonio Eiras e Profa. Dra. Ducinei Garcia; 2 - Grupo de Simulação Computacional DF/UFSCar - GSIMCO - Coordenador: Prof. Dr. José Pedro Rino; 3 - Grupo de Desenvolvimento e Processamento de Materiais por Forno Microondas DEMa/UFSCar - GDPMFM - Coordenadora: Profa. Dra. Ruth A. H. Kiminami; 4 - Grupo de Difração por Policristais IFSC/USP - GDP - Coordenadora: Profa. Dra. Yvonne P. Mascarenhas; 5 - Grupo de Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos IFSC/USP - GCCMC - Coordenador: Prof. Dr. Valmor Roberto Mastelaro; 6 - Grupo de Materiais Especiais DF/Un. Est. de Maringá - GDME - Coordenador: Prof. Dr. Ivair Aparecido dos Santos; 7- Prof. Dr. Manuel Henrique Lente - Departamento de Ciências Básicas - UNIFESP/Diadema. A equipe atual é composta de 12 pesquisadores, 14 doutorandos, 7 mestrandos e 7 graduandos (IC), todos com bolsas de agências de fomento, além de 7 técnicos de laboratório. Em projetos anteriores verificamos que pudemos manter ao longo do projeto, em média, o número inicial de integrantes da equipe.Item Registro e comercialização de um equipamento para monitoramento minimamente invasivo da pressão intracraniana(2017-05-25) Oliveira, Sergio MascarenhasA pressão intracraniana (PIC) é um importante parâmetro fisiológico para orientar a tomada de decisões de neurologistas, neurocirurgiões e intensivistas. Atualmente todos os métodos de monitoramento da PIC são invasivos, isto é, necessitam de trepanação no crânio e inserção do senso r no sistema nervoso central. A invasividade do sensor, que traz riscos de hemorragias, infecções e edemas ao paciente, e o alto custo do monitoramento limitam a utilização deste importante recurso diagnóstico no Brasil. A necessidade de desenvolver um método para monitorar a PIC de forma mais segura ao paciente tem levado vários grupos a estudar o problema, atualmente não há no mercado nenhuma alternativa aos métodos invasivos. No ano de 2008 foi desenvolvido o protótipo do equipamento minimamente invasivo para monitorar a pressão intracraniana (BrainCare MI-ICPMS) pela empresa SAPRA S/A, método que instala o senso r sobre o osso parietal do crânio, sem a necessidade de trepanação. O apoio do PIPE II da F APESP nos anos de 2009 e 2010 possibilitou a realização de testes do sistema em animais e humanos no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP, permitindo ajustes no equipamento e difusão do método entre os profissionais da saúde. Os resultados obtidos durante o monitoramento da pressão intracraniana em humanos mostrou que o novo equipamento é capaz de monitorar a PIC de forma segura e com resultados similares aos sistemas não invasivos. Estes resultados despertaram grande interesse dos médicos, uma vez que permitirá aumentar o número de pacientes monitorados em virtude da facilidade de instalação, segurança do paciente e custo do sistema. O produto encontra-se no início fase de certificação no INMETRO e registro na ANVISA, processos obrigatórios para início da produção e comercialização do equipamento. Solicitamos neste projeto o auxílio para a realização dos testes e registro do produto nos órgãos competentes, assim como a produção de um lote piloto de equipamentos para serem distribuídos em hospitais de forma a aumentar a difusão do equipamento e sua aceitação no mercado médico-hospitalar. O resultado esperado é a inserção DO PRODUTO BrainCare MI-ICPMS no mercado médico-hospitalar nacional e internacional.Item Modelagem por redes (grafos) e técnicas de reconhecimento de padrões: estrutura, dinâmica e aplicações(2017-05-16) Cesar Junior, Roberto MarcondesDentre os desafios enfrentados atualmente pela pesquisa em reconhecimento de padrões, cabe ressaltar três linhas fundamentais: (a) problemas em que elementos devem ser descritos estruturalmente através de uma rede indicando conexões entre tais elementos; (b) problemas envolvendo a evolução da informação ao longo de alguma variável independente (e.g. tempo, no caso de seqüências de vídeo); (c) problemas envolvendo ambos aspectos, i.e. uma rede de elementos cuja dinâmica evolui ao longo de alguma variável independente. O presente projeto temático, unindo os grupos de visão do IME-USP e IFSC-USP, além de pesquisadores colaboradores de outras instituições, prevê o estudo, desenvolvimento e aplicação de técnicas de reconhecimento de padrões com esses três itens formando o tema de integração da pesquisa. Além da área de reconhecimento de padrões, o projeto inclui técnicas e problemas de visão computacional, processamento de imagens e de sinais e bioinformática, todas sendo áreas de trabalho dos pesquisadores proponentes. As atividades de pesquisa tratarão de aspectos de reconhecimento de padrões e de redes em ambas direções: (1) utilização de técnicas de reconhecimento de padrões para auxiliar na análise de redes em aplicações específicas; (2) desenvolvimento de técnicas de reconhecimento de padrões baseadas em redes. Esta linha de pesquisa incluirá a utilização de grafos em reconhecimento estrutural de padrões e raciocínio espacial. Os métodos em tais abordagens são marcados pelo fato que a tarefa de reconhecimento não envolve apenas os objetos em uma imagem, mas igualmente as relações entre tais objetos. Parte da importância da utilização dessas relações advém do fato que tais relações são frequentemente mais estáveis nas cenas que muitas propriedades dos objetos em si. Em particular, pretende-se explorar técnicas que descrevem a estrutura dos elementos em imagens através de grafos. Nesse caso, a rede é formada por elementos de uma imagem cujos arcos representam relações entre tais elementos. A segunda linha de ação do projeto trata de reconhecimento de padrões aplicado a problemas envolvendo dinâmica, ou seja, padrões que evoluem ao longo de alguma variável independente. Uma das áreas que serão cobertas no projeto é a análise de vídeo digital, em que a informação visual evolui em função do tempo. Finalmente, problemas envolvendo redes e dinâmica são considerados os mais difíceis, ou seja, problemas modelados por uma rede de elementos de interesse cujo comportamento evolui com o tempo. Um exemplo importante ocorre em bioinformática com as chamadas redes de genes. Nesse caso, os genes são modelados em uma rede em que as ligações representam a capacidade de um gene influenciar (ou ser influenciado) no comportamento de um outro gene. A dinâmica de tal rede nasce da evolução do comportamento dos genes na medida que o tempo (ou alguma outra variável) progride. As técnicas desenvolvidas serão aplicadas na resolução de problemas nas duas principais áreas de atuação dos pesquisadores principais: visão computacional e biologia computacional (bioinformática). Em relação à visão computacional, as seguintes aplicações serão abordadas: (1) Processamento de imagens por w-operadores; (2) Análise de vídeo digital para rastreamento, segmentação e reconhecimento; (3) Classificação de formas e reconhecimento estrutural de padrões; (4) Análise de estruturas de ramificação formando redes. Em relação à biologia computacional, as seguintes aplicações serão abordadas: (1) Identificação de redes de dependência gênica; (2) Aplicação de técnicas de processamento multi-escala de sinais e de reconhecimento de padrões em problemas de classificação em bioinformática.Item Modelos integráveis, sólitons e suas simetrias(2017-05-16) Zimerman, Abraham HirszO estudo da estrutura quântica dos modelos de Toda tem sido tema de pesquisa do estudante de doutorado E.P. Guevoughanian que tem generalizado e aplicado o formalismo de grupos quânticos no cálculo da Álgebra de troca (exchange algebra) e na determinação da matriz R quântica para os modelos de Toda não abelianos singulares e não singulares. Outro projeto em desenvolvimento diz respeito ao estudo de modelos integráveis em qualquer dimensão seguindo os métodos da referência [26]. Pretendemos explorar aquelas idéias no estudo dos sólitons relevantes às teorias de gauge e outros modelos importantes para a Física de altas energias, como o modelo de Skyrme-Faddeev [29]. Estes estudos podem fornecer muita informação sobre os aspectos não perturbativos das teorias de Gauge e sobre o papel dos sólitons na teoria quântica. Neste contexto, pretendemos também estudar as teorias de Yang-Milis auto-duais, a equação de Bogomolny nas teorias de gauge com simetria espontaneamente quebrada, e o setor auto-dual da teoria de gravitação de Einstein.Item Modelos integráveis, sólitons e dualidade(2017-05-16) Zimerman, Abraham HirszEste projeto visa dar continuidade ao estudo de simetrias e soluções sóliton em modelos integráveis e suas aplicações a teoria dos campos e das partículas elementares. Em particular, este projeto se desenvolverá através da aplicação de métodos Lie algébricos, tanto na formulação de modelos integráveis em duas ou mais dimensões bem como na construção de soluções sóliton em equações não lineares.Item Espectroscopia e microscopia vibracional de filmes de lagmuir através de geração de soma de frequência (SFG)(2015-12-10) Miranda, Paulo BarbeitasDo ponto de vista científico e tecnológico, é de grande interesse obter imagens de uma interface e poder discriminar regiões quimicamente distintas. Dentre as diversas técnicas disponíveis para microscopia de superfícies, todas apresentam aplicabilidade limitada ou não conseguem discriminar contribuições da interface daquela proveniente do volume do material. Esse projeto visa aplicar a espectroscopia vibracional de interfaces por geração de soma de freqüências (“sum-frequency generation” – SFG) ao estudo da estrutura e interação entre lipídios e outras moléculas orgânicas em filmes de Langmuir. Como exemplo, serão estudados filmes de Langmuir de aminas anfifílicas, com os objetivos de determinar o grau de ionização das aminas em função do pH e força iônica da subfase, e de entender como a água interage com a monocamada com diferentes graus de ionização. Pretende-se também montar um aparato para realizar microscopia SFG em interfaces. Essa técnica é uma extensão da espectroscopia SFG e permite obter imagens com sensibilidade intrínseca a interfaces, tem resolução espacial menor que 1 microm, é capaz de detectar submonocamadas orgânicas e de discriminar regiões quimicamente distintas através do seu espectro vibracional. É, portanto, uma técnica muito poderosa e de grande aplicabilidade. Planeja-se então aplicá-la a sistemas onde a utilização de outras microscopias seja impossível, como, por exemplo, na superfície de soluções de pequenas moléculas orgânicas e em filmes de Langmuir contendo misturas de dois componentes muito semelhantes, como ácidos graxos e álcoois de cadeia longa. Esses estudos são essenciais para se obter informações a nível molecular sobre filmes de Langmuir e como eles interagem com a subfase.Item Modelagem e simulação realística de estruturas neurais(2015-12-10) Costa, Luciano da FontouraO projeto proposto visa à modelagem e simulação realística de estruturas neurais. São duas as principais linhas de pesquisa a serem desenvolvidas: (I) obtenção de modelos mais realísticos de sistemas neurais naturais, corri ênfase para a caracterização da morfologia de cada tipo de neurônio sobre a função neural, a simulação de modelos para o córtex visual primário de primatas e de sistemas de visão de animais mais simples, com destaque para a aranha saltadora e (II) produção de novos modelos de redes neurais artificiais mais versáteis e eficientes. Estas duas linhas de desenvolvimento deverão considerar a morfologia de cada tipo de neurônio, assim como a influência dos contornos dos módulos neocorticais (ex. as colunas de dominância ocular) sobre o processamento neural localizado e a dinâmica das estruturas de interconexões sinápticas. Objetivam-se também a incorporação de processos de neurogenesia assim como a consideração de modularidade/hierarquia e uso extensivo de retroconexões. O aspecto temporal da função de tais estruturas neurais, a serem sintetizadas a partir de gramáticas vetoriais estocásticas, deverá ser governado através de sistemas de Markovianos discretos de primeira e segunda ordem.