Pesquisa:
Heterojunções entre supercondutores e isolantes topológicos para computação quântica topológica.
As heterojunções têm se consolidado como um campo promissor na física da matéria condensada. Fenômenos como férmions de Majorana, correntes de Josephson, correntes persistentes e polarização de spin tornam-se acessíveis por meio da combinação controlada de diferentes materiais. Com a miniaturização dos transistores na escala nanométrica, surgem desafios físicos que comprometem seu desempenho. O tunelamento quântico gera vazamentos de corrente, enquanto o aumento da resistência elétrica nas interconexões dificulta o transporte eficiente de sinais. Esses efeitos evidenciam os limites da Lei de Moore e motivam a busca por novas arquiteturas e materiais. Nesse contexto, propomos a construção de um transistor baseado na hibridização de estados de borda de dois isolantes topológicos acoplados a uma região supercondutora convencional. Nessa configuração, os estados de borda penetram na região supercondutora, mas, devido à quebra de simetria e à presença de um gap, a função de onda decai exponencialmente. Esse "vazamento" pode ser controlado por um campo elétrico aplicado via gate sobre a região supercondutora. O dispositivo resultante é potencialmente miniaturizável e apresenta baixas perdas energéticas, graças à combinação entre supercondutividade e proteção topológica. Outro grande desafio na área da computação é o desenvolvimento de computadores quânticos, que atualmente enfrentam severas limitações devido à propagação de erros, restringindo sua operação a escalas de tempo muito curtas. Uma estratégia promissora para eliminar tais erros envolve o uso de férmions de Majorana na construção dos qubits. No entanto, a existência desses férmions em dispositivos experimentais ainda é tema de controvérsias. Na segunda parte deste projeto, propomos investigar o processo de emaranhamento (braiding) de férmions de Majorana, visando a produção de estados quânticos adequados à computação topológica em junções Josephson triplas. O braiding é o ingrediente central desse tipo de computação, funcionando não apenas como mecanismo funcional, mas também como evidência experimental da existência desses férmions exóticos. Além disso, propomos uma nova plataforma que apresenta grande potencial de escalabilidade e integração em arquiteturas futuras.
Extensão:
Física na plataforma web.
Visando à necessidade de acompanhar a cultura cada vez mais digital, propomos o desenvolvimento de uma plataforma web educacional voltada ao ensino de física básica. Apoiado nos pilares da educação pública ensino, pesquisa e extensão, o projeto subdivide-se em várias frentes de trabalho desenvolvidas em etapas, agregando estudantes de diferentes níveis de ensino. A plataforma integrará conteúdo teórico a simulações interativas, além de oferecer um acervo exclusivo de fotos, vídeos e roteiros de experimentos (tanto laboratoriais quanto de baixo custo) e simulados com feedbacks. Espera-se que a ferramenta sirva como apoio didático para professores e auxilie alunos na visualização de fenômenos abstratos, promovendo a autoavaliação contínua.
Dança de salão para a comunidade.
O projeto de extensão propõe a realização de um curso gratuito de dança de salão com foco nos ritmos Forró e Zouk, no Campus Paraíso da Universidade Federal de Lavras (UFLA), em São Sebastião do Paraíso-MG. As aulas ocorrerão semanalmente, com 2 horas de duração, todas as quartas-feiras às 17h. A iniciativa é voltada para todos os públicos – comunidade acadêmica e externa – promovendo a integração social, bem-estar físico e valorização da cultura brasileira. O projeto prevê solicitação de um bolsista de extensão.
Inovação:
Inovação Tecnológica e Educacional em STEM: Desenvolvimento de uma Plataforma de Modelos Didáticos Customizáveis por Manufatura Aditiva para o Ensino de Ciências Exatas e Tecnológicas.
A dificuldade na fixação de conceitos abstratos e a ausência de recursos práticos limitam a qualidade do ensino, especialmente nas áreas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática). Durante as atividades de ensino são necessárias diferentes estratégias para que possamos explicar os conteúdos e trabalhar para que os alunos sejam capazes de entendê-los e de fixá-los. Uma das maneiras de conseguir uma melhor fixação dos assuntos é por meio de atividades práticas, onde os alunos têm a oportunidades de aplicar os conceitos observados em aulas teóricas além de observar situações que não seriam possíveis sem o uso de outros recursos. Com essa situação em mente o propõe uma Inovação Tecnológica e Organizacional por meio da aplicação da Manufatura Aditiva (Impressão 3D).
A manufatura aditiva que é popularmente conhecida como impressão 3D tem como característica uma maior flexibilidade com relação as geometrias que poderiam ser obtidas. Essa maior flexibilidade permite que os processos de manufatura aditiva possam ser utilizados nas mais diversas áreas, dessa forma podem ser obtidas geometrias que permitam aplicação em diversas disciplinas e abordando muitos assuntos diferentes. Esta tecnologia permite o desenvolvimento rápido e flexível de modelos didáticos e kits experimentais de baixo custo e alta fidelidade, essenciais para a visualização e aplicação prática de teorias em disciplinas de Graduação e Ensino Médio. Inicialmente será feito um estudo de quais disciplinas nas áreas STEM que possuem a maior dificuldade com a ausência de recursos para as aulas práticas, posteriormente serão selecionadas geometrias que permitam estudos específicos em cada uma das disciplinas. Após a definição destas geometrias serão escolhidas aquelas que apresentam uma maior facilidade para a obtenção por manufatura aditiva para que seja possível uma obtenção de uma peça inicial em menor tempo. Após a obtenção dessas geometrias as mesmas devem ser utilizadas nas disciplinas e será feita a avaliação da melhoria de aprendizagem dos alunos dos conceitos abordados. O resultado esperado é a criação de um novo ecossistema de recursos didáticos, validado em aulas e extensões, que promova o ganho de qualidade no desempenho e um impacto socioeconômico na formação de novos profissionais de São Sebastião do Paraíso e região.