Immigração em Jogos de Bens Públicos com Imigração
Alessandra Friedrich Lütz
A cooperação e o altruísmo são peças fundamentais no funcionamento da sociedade humana. Durante a história da humanidade, diversas soluções para problemas de cooperação foram desenvolvidos e transmitidos culturalmente ao longo de gerações. Nesse contexto, a imigração tem desempenhado um papel importante, uma vez que ela permite o contato entre grupos culturalmente diversos. Tal contato pode ser facilitado ou dificultado dependendo do mecanismo de aculturação adotado pelos envolvidos. Quando imigrantes abandonam sua cultura em favor da cultura local, por exemplo, não há um contato entre culturas diferentes, apenas a assimilação, por parte dos imigrantes, da cultura local.Nesse trabalho, consideramos o efeito de cooperadores imigrantes, super eficientes, em uma população que interage via um jogo de bens públicos. Além disso, consideramos o papel da aculturação na capacidade dos imigrantes de gerarem cooperação na população. Os resultados revelam que apenas uma pequena fração de imigrantes super cooperadores é suficiente para gerar cooperação na população. Além disso, os tipos de aculturação mais benéficos para o surgimento de cooperação são aqueles em que os imigrantes são capazes de influenciar e ser influenciados por outros imigrantes.
A mutabilidade muda a sequências de eventos durante a adaptação
Alexandre de Aquino Soares
No trabalho recente "Hidden role of mutations in the evolutionary process" (PRE 104, 044413), estudamos como a taxa global de mutação, a mutabilidade, define qual mutação única se fixa em uma população, dependendo das taxas relativas de mutação e das aptidões (w) das mutações, as quais são medidas proporcionais às chances dos tipos sobreviverem. Uma extensão natural a esta investigação é revelar se a mutabilidade altera as chances das diferentes sequências de mutações serem percorridas. Estudamos redes mutacionais onde os coeficientes de seleção (s = w - 1) se acumulam aditivamente (todas os ordenamentos de mutações estão presentes); redes em que há um ruído gaussiano na aptidão (que pode truncar a rede); e uma rede em que as aptidões e as mutações foram determinadas experimentalmente. Em todos os casos, as probabilidades dos caminhos mutacionais ou destinos foram drasticamente alteradas pela mutabilidade. Discutimos também a repetibilidade da evolução adaptativa nestas três redes, e o número de passos e a aptidão do destino escolhido. Nossos resultados têm implicações diretas para entendermos a história das adaptações em geral, de processos específicos como a resistência de bactérias a antibióticos e a evolução da mutabilidade em uma população.
Relação entre paradoxos envolvendo valores fracos e uma interpretação realista de medições quântica
Alice Marques Aredes Rodrigues
Valores fracos são os resultados de um processo de medição nomeado medição fraca e que, por vezes, podem estar fora do espectro dos autovalores do observável em questão. Vários paradoxos quânticos baseados em valores fracos já foram propostos. O próprio artigo original sobre valores fracos, por exemplo, tem como título "como a medição de uma componente de spin de uma partícula de spin 1/2 pode resultar em 100 hbar" (em tradução livre). Um outro exemplo é o paradoxo do gato de Cheshire quântico, em que é dito que um fóton pode ser separado de sua polarização. A proposta é mostrar como todos esses paradoxos associados a valores fracos, bem como outros, estão associados à seguinte interpretação realista para medições quânticas: Se um valor 'a' é obtido com a medição de um observável A, então há uma realidade objetiva associada à quantidade 'a' tanto imediatamente antes quanto imediatamente após a medição. Portanto, uma maneira de resolver todos esses paradoxos é simplesmente abandonar essa visão realista de medições quânticas.
Teoria de campo médio para um modelo de Vicsek em rede
Ana Luiza Novaes Dias
O modelo de Vicsek, proposto em 1995, utilizou conceitos da mecânica estatística para simular um sistema de partículas autopropelidas que interagem entre si e com o meio ambiente, mostrando que um modelo bastante simples é suficiente para descrever o comportamento de grupos de organismos. Uma vez que matéria ativa pode aparecer na natureza de diversas maneiras, é importante criar novos modelos que implementem diferentes características, mas que sempre acarretem na ocorrência de transições de fase e na emergência de movimentos coletivos. Nesse trabalho estudamos por meio de uma análise de campo médio a evolução temporal e o surgimento de comportamentos coletivos em um sistema de partículas autopropelidas em uma rede triangular que estão sujeitas à uma interação de alinhamento e sofrem efeitos de volume excluído.
Como é Possível Medir o Campo Elétrico da Luz? Um Tratamento Óptico-Quântico do Processo de Geração de Altos Harmônicos Ópticos
Ana Paula Gomes Pereira
O campo elétrico da luz oscila cerca de 10^15 vezes a cada segundo. Apesar de não termos, atualmente, nenhum instrumento de medição capaz de acompanhar oscilações tão rápidas, nas últimas décadas foram propostas técnicas experimentais capazes de reconstruir o perfil temporal do campo elétrico de pulsos de laser com frequências na região do visível. Do ponto de vista teórico, o estado quântico que melhor representa a luz gerada por um laser leva a um valor esperado do operador campo elétrico igual à zero. Então, como é possível, do ponto de vista fundamental, a medição do campo elétrico da luz? Neste trabalho, nos propomos a responder a esta pergunta, analisando, teoricamente, uma técnica na qual o campo elétrico da luz é reconstruído a partir da medição da força elétrica sentida por elétrons colocados de maneira quase instantânea (com resolução de attosegundos) na região do campo. A técnica se baseia no fenômeno de geração de altos harmônicos ópticos, no qual harmônicos de altas ordens (várias dezenas, podendo chegar a algumas centenas) da luz incidente em um meio material são gerados quando um campo elétrico muito intenso, comparável ao campo elétrico atômico, incide no meio. Propomos um Hamiltoniano efetivo para descrever este fenômeno e mostramos como o processo de detecção dos fótons de altas frequências gerados no processo leva a luz do laser a um estado quântico com valor esperado do campo elétrico oscilante no tempo, compatível com o perfil medido experimentalmente.
Monopolos na teoria Eletrofraca
Bruno Avellar Couto e Silva
Antigamente, pensava-se que monopolos estáveis e de massa finita não existiam na Teoria Eletrofraca. No entanto, em 1996, Cho e Maison propuseram um monopolo (e dyon), que são híbridos do monopolo de Dirac e do monopolo de 't Hooft Polyakov. Como veremos, essas soluções são topologicamente estáveis. Entretanto, a energia do monopolo e consequentemente sua massa são divergentes. Veremos que pode-se fazer extensões não-lineares no Eletromagnetismo de tal maneira que possamos encontrar soluções do monopolo com energia finita.
Degrau é legal: A superfície vicinal
Clovis Guerim Vieira
Neste trabalho apresentaremos os resultados do estudo da determinação das propriedades eletrônicas e estruturais de uma superfície vicinal. Esse tipo de superfície apresenta uma inclinação com relação à um plano de alta simetria, podendo apresentar estruturas periódicas como degraus e quinas. A presença dessas estruturas na superfície pode provocar significativas mudanças na dinâmica dos elétrons, como, por exemplo, o confinamento quântico. Utilizando técnicas experimentais e simulacionais de primeiros princípios, mostraremos mudanças estruturais e eletrônicas entre a superfície Ag(111) e a vicinal Ag(977).
Dos Gelos de Spin Artificiais Kagomé à Triangular: Análise Estática
Davi Bicalho da Silva
Neste trabalho estudamos, por métodos de Monte Carlo, configurações de Gelos de Spins Artificiais ( ASI ) intermediárias entre a rede kagomé e a triangular sendo a interação dipolar a predominante entre os spins. Observamos como é a variação das propriedades termodinâmicas do sistema assim como as possíveis transições de fase nos sistemas. Usamos ainda, como método complementar, o Fator de Estrutura Magnético ( análogo ao espalhamento de nêutrons ) onde é possível observar, com clareza, as transições via correlação dos pares de spins.
Microscopia Multi-fotóns de tecidos de próstata
Egleidson Frederik do Amaral Gomes
A cada dia tem crescido o interesse e a utilização das técnicas de microscopia não linear, principalmente para análise e imageamento de tecidos biológicos. Dentre essas técnicas, a microscopia por geração de segundo harmônico (SHG) e fotoluminescência por absorção de dois fótons (PL), tem sido as de maiores utilizações quando se trata da análise e prognóstico de tumores. Há algumas razões para essa importância, o SHG é uma técnica não-invasiva, que não necessita de preparação das biópsias de tecidos biológicos e pode ser inclusive feita em amostras in vivo. Atualmente utiliza-se o sistema de graduação Gleason para quantificar o grau histológico do tumor. O padrão Gleason é feito por análise visual dos tecidos e atribui-se ao tumor uma graduação quanto a agressividade. Neste trabalho utilizamos microscopia por SHG e PL, para estudo de biópsias de tecido de próstata fixadas em lâminas histológicas. As imagens de SHG nos permitem analisar as fibras de colágeno, que sofrem alterações na presença de um tumor, tanto na forma quanto organização das fibras. As imagens de PL permitem obter informações sobre a parte celular do tecido. As análises são propostas como uma forma de melhorar os prognósticos. Apresento também uma nova metodologia de análise de imagens para extrair parâmetros quantitativos. Os parâmetros obtidos possibilitaram realizar análises estatísticas por LDA que permitem entender as alterações no tecido e separar os tipos de classificação de câncer.
Estudo Teórico das Propriedades Eletrônicas, Estruturais, Magnéticas, Transporte e Termodinâmicas de Materiais 2D
Elizane Moraes
Neste projeto nós investigamos teoricamente as propriedades de materiais bidimensionais (2D) e a interação destes materiais com líquidos e gases, procurando por novos materiais e fenômenos em escala atômica e molecular. Na escala atômica utilizamos cálculos de primeiros princípios para compreender e prever propriedades estruturais, eletrônicas, magnéticas e de transporte de materiais 2D, com possíveis aplicações em dispositivos. Nós avaliamos o transporte balístico através de BN cúbico e o diamante de poucas camadas, investigando efeitos de funcionalização, dopagem e compressão, procurando por efeitos de retificação de corrente de carga e de spin. Também procuraremos por efeitos (memristivos) de memória associados a configurações meta-estáveis no contato metal-material 2D.Na escala molecular, utilizamos cálculos de dinâmica molecular para compreender a morfologia de dobras e rugas em grafeno suspenso, e a adesão do grafeno a substratos. Analisamos os efeitos da presença de líquidos, em particular a de líquidos surfactantes, nas rugas e dobras de grafeno e na adesão do grafeno a superfícies. Estes efeitos, usualmente desconsiderados em tratamentos teóricos, são de grande importância, pois a interação e a interface entre materiais 2D, gases adsorvidos, líquidos, e substratos é essencial em diversas aplicações de materiais 2D em dispositivos, compósitos, e de seu efeito no meio ambiente.
Síntese por CVD do Disseleneto de Molibdênio (MoSe2) e quantificação de defeitos estruturais por espectroscopia Raman
Fábio Cardoso Ofredi Maia
Este trabalho teve por objetivo o estudo de dicalcogenetos de metais de transição. No decorrer desta atividade foi possível construir o saber para síntese do MoSe2 por Deposição Química a Vapor em substrato de Si/SiO2 sem pré-tratamento. Foi possível obter controle do nível de cobertura do substrato com cristais de MoSe2, além do tamanho e forma de diversas formas cristalográficas em função da pressão parcial de H2. Além disso, realizamos o estudo de defeitos pontuais criados em monocamadas triangulares de MoSe2 por feixe de íons de hélio, possibilitando a identificação de novas bandas de defeitos no espectro Raman desse material.
Associação entre distribuição de fase relativa e a precisão na estimativa de fases ópticas em metrologia quântica
Felipe Fortes Braz
A natureza corpuscular da luz impõe limites para a máxima precisão possível na estimativa da diferença de fase entre dois modos ópticos em um interferômetro, gerando flutuações na contagem de fótons que atrapalham a estimativa dessa fase. Um dos objetivos da metrologia quântica é melhorar a precisão na medição dessa fase relativa. Sendo N o número médio de fótons, utilizando fontes de luz quânticas nas entradas de um interferômetro a incerteza na estimativa de fase pode escalar com 1/N, alcançando uma precisão maior em relação às fontes de luz clássicas, para as quais a incerteza na estimativa de fase escala com o inverso da raiz de N. Nesse sentido, a aplicação mais proeminente dos trabalhos desenvolvidos na metrologia quântica fotônica tem sido na melhoria da sensibilidade dos detectores de ondas gravitacionais. Neste trabalho em particular, associamos a incerteza mínima possível na estimativa da diferença de fase entre dois modos ópticos à largura da distribuição de diferença de fase introduzida por Luis e Sánchez-Soto [Phys. Rev. A 53, 495 (1996)] para o estado quântico da luz utilizada no procedimento. Mostramos que essas quantidades diferem-se tipicamente em menos de 10% para vários estados quânticos da luz úteis em metrologia quântica. Por fim, discutiremos como esses resultados fornecem alguns insights sobre a razão fundamental por trás da sensibilidade aprimorada da estimativa de fase usando fontes de luz quânticas.
Revealing Atomically Sharp Interfaces of Two-dimensional Lateral Heterostructures by Nonlinear Optical Imaging
Frederico Barros de Sousa
The unveiling of the new physics behind the two-dimensional (2D) materials opened a new world of heterostructures devices fabrication possibilities. The transition metal dichalcogenides (TMD) monolayers is one family of 2D semiconductors materials that have been attracting a great interest because of their novel properties, such as direct band gap, strong many body effects and optical nonlinearities. Thereby, a significant effort on 2D TMD heterostructures growth was recently observed, once these materials have shown a promising potential to be used as a p-n junction building blocks in optoeletronic ultra-thin devices such as transistors, photodetectors, light-emitting diodes and photovoltaic cells. However, besides their growth it is also important to characterize these materials. For this purpose, we have studied a monolayer MoSe2-WSe2 based lateral heterostructures by second harmonic generation (SHG) and nonlinear luminescence (NL) microscopy imaging. We observed an enhancement of the emission intensity at the interfaces for both techniques arising at certain pump wavelengths. The SHG enhancement is explained by the coherent superposition of each TMD SH field at the interface, which revealed a phase difference arising from the distinct second-order susceptibilities of both materials. On the other hand, the NL enhancement might be coming from a new electronic state that is formed at the interface, increasing the transition rate in this region.
Métodos Computacionais de Monte Carlo para determinar do Zeros de Fisher no Modelo de Heisenberg Anisotrópico 2D
Gabriel Bruno
Nesse trabalho estudou-se as transições de fase características do modelo de Heisenberg anisotrópico variando o parâmetro de anisotropia $\delta$. Nesse estudo utilizou-se métodos de Monte Carlo sofisticados para simular o modelo e um conjunto de técnicas de histogramas com um método desenvolvido em [https://doi.org/10.1016/j.cpc.2017.03.003] capaz de determinar, com grande precisão, a localização do zero dominante. O método se mostrou capaz de determinar tanto as temperaturas quanto os expoentes críticos para diversos valores de $\delta$. O Modelo apresenta transição de fase de Ordem-Desordem para $\delta > 1$ que é pertencente à classe de universalidades do \textit{Ising 2D}. O foco do trabalho foi analisar o modelo para $\delta –> 1^-$ e obter vários valores de temperaturas críticas. Nenhuma transição de fase no limite isotrópico em que $\delta = 1$ foi detectada, como esperado.
Efeitos de dimensionalidade e energia de excitação nos tensores Raman de ReSe2
Geovani Carvalho de Resende
Neste trabalho, apresentamos medidas de espectros Raman polarizados com resolução angular de camada única (1L) e bulk de ReSe2 registrados com energias de excitação de 1,92 eV (647,1 nm) e 2,34 eV (530,8 nm). Os tensores Raman para todos os modos foram obtidos ajustando simultaneamente a dependência angular das intensidades polarizadas paralelas (I‖) e cruzadas (I⊥). Observamos que os elementos tensores são, em geral, números complexos, e suas magnitudes e fases dependem tanto da dimensionalidade da amostra (1L ou bulk) quanto da energia de excitação. Os resultados são discutidos considerando a contribuição intrínseca de uma única camada para os elementos tensores e a contribuição macroscópica proveniente do empilhamento de várias camadas. Mostramos que o comportamento diferente dos espectros Raman polarizados com resolução angular para diferentes energias de excitação é devido ao efeito Raman ressonante, que afeta as partes reais e imaginárias dos elementos tensores Raman. Nosso trabalho destaca a importância de compreender a física fundamental de materiais 2D de baixa simetria que podem ser usados para fabricar dispositivos sensíveis à direção da polarização da luz ou da corrente elétrica.
On the derivation of the Kompaneets equation
Guilherme Eduardo Freire Oliveira
The relaxation of a photon bath to thermal equilibrium via Compton scattering with electrons is described in the Kompaneets equation (1957). The equation is mostly known from studies of astrophysical plasmas, for its convergence to the Planck distribution and for possible corrections to that Planck law in the cosmic microwave background, most notably from the Sunyaev–Zeldovich effect. We revisit its derivation emphasizing its structure as a Kramers–Moyal diffusion approximation to the quantum Boltzmann equation or Master equation with stimulated emission. We do not assume that the Planck law is stationary in performing the continuum approximation but we emphasize the necessity of the flux or Møller factor to arrive at a continuity equation. On the other hand, the structure allows more general assumptions than originally envisioned by Kompaneets.
When stochasticity leads to cooperation
Ian Magalhães Braga
The problem of the emergence and raising of cooperation by means of natural selection have been recently addressed with more microscopic models that greatly enlighten this seemingly paradoxical phenomenon. First we look at an example to understand the hindrances faced for the cooperation to emerge: suppose a colony of ancestral bacteria living in some environment with a plenty of one kind of resource that they can not metabolize. If occurs a mutation that promotes the synthesis of an new enzyme which bacteria can release to breaks down this resource, will it be an advantageous mutation?
In a first glimp it sounds that is a great advantage, since it will increases the available energy for this bacteria, however, if we look from the gene perspective, which is the primarily level of selection, the thought is a little more trick. It worth nothing for the new mutation to be positive for the bacteria population, or even for the individual that carries it, if its not better at propagating itself than the concurrent normal type. Actually, the release of energy by the enzyme secretion would also benefit the surrounding bacteria, that incur with no cost in the enzyme production, so the normal type will still reproduces more on average, what prevents the speeding of the new cooperative mutation.
So, how to explain coopeartion stability?
In this work we shown that the stochastic nature of evolutionary dynamics may enable the cooperation to end up victorius in the wild.
Investigação do efeito de intensificação Raman de ftalocianina de cobre sobre hBN
Jessica Santos Lemos
A espectroscopia Raman intensificada por substrato (da sigla em inglês, SERS), também chamado de SERS eletromagnético, tem sido interesse da comunidade científica principalmente por sua aplicação para detecção de compostos em concentrações baixíssimas, da ordem de 10^-15M. Recentemente, uma intensificação do sinal Raman de moléculas de corante também tem sido observada quando estas são depositadas sobre materiais bidimensional, como grafeno, hBN e dicalcogenetos de metais de transição. Porém, a origem deste efeito, também chamado de SERS-químico, ainda é um problema em aberto. Neste trabalho, iremos investigar através de espectroscopia Raman e de fotoluminescência a origem desse efeito de intensificação do espalhamento Raman da molécula de ftalocianina de cobre (CuPC) depositada sobre substratos de nitreto de boro hexagonal (hBN) por imersão em solução. Observamos que, após o tratamento térmico, há mudanças nos espectros Raman e de fotoluminescência da molécula depositada sobre o hBN. Propomos que as mudanças observadas nos espectros ópticos estão relacionadas à mudança de fase provocada pelo tratamento térmico, permitindo melhor combinação com o parâmetro de rede do substrato utilizado.
Estudo de Matéria Escura Independente de Modelo
João Pedro Carvalho Corrêa
Uma das grandes questões da física atual envolve a natureza da matéria escura. Compondo aproximadamente 25% da matéria e energia do universo, a matéria escura é um dos mais desafiantes problemas da física de partículas e cosmologia. E uma das maneiras de estudar ela é através do estudo de abundância utilizando a equação de Boltzmann e comparando resultados com dados de observações cosmológicas e de experimentos de detecção direta e indireta. Isso é possível tendo como base um modelo específico e fazendo estudo do mesmo. Mas também existe a possibilidade abordar esse estudo de uma maneira mais geral, fazendo ele de uma maneira independente de modelo. A ideia então é apresentar esse estudo dessa forma, abordando limites e restrições impostos por dados e experimentos de detecção direta e indireta atuais.
Espalhamento dinâmico de luz despolarizada por nanorods de ouro no diagnóstico imunológico do SARS-CoV-2
Kennedy Batista Gonçalves
A capacidade de sintonizar a ressonância do plasmon de superfície dos nanorods de ouro (AuNR’s) por meio de sua geometria, tornou essas partículas destaque para o design de novos materiais com ampla aplicação. Os AuNR’s possuem dois modos de ressonância, o transversal e o longitudinal (LSPR), sendo comumente explorado o LSPR como meio espalhador de luz despolarizada. A despolarização da luz é devido a anisotropia dos NR’s e de sua rotação durante o Movimento Browniano. A partir da medida da autocorrelação temporal da luz despolarizada, e modelando os NR´s como cilindros semiesféricos de comprimento L e diâmetro d, calcula-se o coeficiente de difusão rotacional (Dr) das partículas, e obtém-se o comprimento L e razão de aspecto dos NRs. O coeficiente Dr é proporcional à L3 e, portanto, é muito sensível à ligação de moléculas às extremidades dos rods. O trabalho envolve a síntese, funcionalização dos AUNR’s com uma proteína do SARS-CoV-2 (nanosensores) e testes com soros sanguíneos. O processo de diagnostico proposto se dá pela medição das alterações em Dr dos nanosensores quando esses interagem, em solução, com moléculas presentes em soros humanos, ligando especificamente aos anticorpos do tipo IgG. As medidas de espalhamento foram realizadas no Espectrômetro de Espalhamento de Luz. Foram testados 150 soros e a análise dos dados foi feito com auxílio de algoritmos de aprendizado de máquina. O método desenvolvido possibilita o diagnóstico imunológico rápido e de alta acurácia.
Correlações quânticas no espalhamento Stokes-anti-Stokes
Lucas Valente de Carvalho
Nesse trabalho estudamos correlações quânticas entre as componentes do espalhamento Raman (Stokes e anti-Stokes), onde observamos essa correlação sendo mediada por fônons reais do meio espalhador (SaS real) e também por fônons virtuais de forma análoga a formação de pares de Cooper no estado supercondutor. Procuramos mensurar essa correlação no espectro Raman do diamante e aprofundar as analogias do SaS virtual com os pares de Cooper da teoria BCS.
Compression as a path to simpler models of collective neural activity
Luisa Fernanda Ramirez
Experiments now make it possible to observe, simultaneously, the electrical activity of hundreds or even thousands of neurons in a small region of the brain. But making models that capture the behavior of these real neural networks easily leads to a combinatorial explosion of complexity and we need explicit strategies for simplification. In many condensed matter systems, interactions are local, but this is not an effective guide for neurons. More abstractly, interactions may be compressible, so that the influence of the whole system on each degree of freedom can be represented by just a few bits of information. We test this idea, analyzing experiments from the vertebrate retina and the mouse hippocampus. Data sets are large enough to provide reliable sampling of activity patterns in subgroups of neurons, and within these groups we find, for example, that the influence of eight neurons on one neuron can be captured almost completely with just ten states, much less than the 256 possible states. This compression can be iterated, providing a path to describing the influence of the whole network on each neuron with a much reduced number of parameters.
Caracterização estrutural da interface entre bicamadas de grafeno epitaxial e o substrato de carbeto de silício após intercalação de oxigênio
Marcos Vinicius Gonçalves Faria
As propriedades eletrônicas e estruturais dos materiais de baixa dimensionalidade, como o grafeno, estão altamente relacionadas com as características da interface entre eles e o substrato onde se encontram. Neste trabalho estudamos a estrutura da interface formada entre bicamadas de grafeno epitaxial e o substrato de carbeto de silício (SiC) após a intercalação de oxigênio no sistema SiC/Buffer-layer/grafeno. Este processo de intercalação converte a buffer-layer em uma camada de grafeno e com isso gera uma bicamada de grafeno (AB) de alta qualidade estrutural e desacoplada do substrato oxidado. No entanto, a mobilidade eletrônica do sistema diminui após o processo de intercalação. Cálculos teóricos anteriores mostraram que defeitos na interface oxidada geram uma densidade de estados elevada próximo ao nível de Fermi, sendo responsáveis por essa redução na mobilidade eletrônica. Utilizamos duas técnicas de caracterização estrutural (difração de raios x e difração de fotoelétrons) para compreender em detalhes a estrutura formada na interface. Os resultados obtidos indicam que uma alta porcentagem da interface é amorfa e apresenta defeitos como substituições locais de oxigênios por carbonos na região do óxido ou de carbonos por oxigênios na superfície do SiC. Essas substituições geram oxicarbetos de silício (SiOXCY) na interface, e essas estruturas são responsáveis pela alta densidade de estados próximo ao nível de Fermi e consequentemente a baixa mobilidade eletrônica.
Transição de fase cosmológica
Maria Clara Alvim Sousa
À medida que o universo se expande, podemos observar algumas relíquias – ou fósseis – do universo primordial, que nos permite descrever vínculos entre dados cosmológicos experimentais e a dinâmica das partículas elementares para estudar as transições de fase do Universo. Nesse contexto, vamos apresentar como as extensões do modelo padrão da física de partículas preveem que a transição de fase responsável por atribuir massa às partículas elementares nos primeiros instantes do universo tenha sido um processo de primeira ordem via nucleação de bolhas de vácuo que se expandem no plasma primordial.
Espectroscopia Raman de dispositivo elétrico de grafeno sob alta tensão
Maria Clara Godinho de Oliveira
O estudo de materiais bidimensionais e suas heteroestruturas são um amplo campo de pesquisa dado seus efeitos físicos particulares e possibilidade de aplicação. O primeiro material a ser isolado em sua monocamada atômica foi o grafeno pelos pesquisadores A. Geim e K. Novoselov, em 2004. Devido a suas propriedades físicas particulares, ele foi incessantemente estudado, de forma que possui vasta literatura, tanto de física básica quanto aplicada. A investigação por espectroscopia Raman permite o estudo de vários efeitos no grafeno, dentre os quais os mais usados para caracterização estão relacionados ao número de camadas, tensão mecânica, dopagem, quantidade de defeitos na rede e temperatura da amostra. Medidas de termometria através da espectroscopia Raman extrapolam os resultados obtidos para um sistema em equilíbrio térmico e elétrico para sistemas em estado estacionário. Assim, a fim de reproduzir esse tipo de medida, estudou-se dispositivos baseados em heteroestruturas com grafeno sob altas tensões. Foram observadas alterações no espectro relacionadas à formação de super-rede entre os cristais bidimensionais que formam a heteroestrutura e, também, da dopagem e tensão mecânica causadas pela alta tensão aplicada no grafeno.
Referências:Geim, A. K. e I. V. Grigorieva. Nature, 499(7459):419–425, 2013.Novoselov, K. S. et al. Nature, 438(7065):197–200, 2005.Balandin, A. A. et al. Nano Letters, 8(3):902–907, 2008.Kim, D. et al. 2D Materials, 5(2):025009, 2018.
Analysis of thermal stability of single internal mismatches in RNA/DNA duplexes via a mesoscopic model
Maria Izabel Muniz da Conceição
The mesoscopic Peyrard-Bishop (PB) model has been a reliable approach to investigate via statistical mechanics, the denaturation of double-stranded DNA, that is defined as the unwinding of a double-stranded helix, leading to two separate single strands. This model describes the interaction between hydrogen bonds connecting each two bases in opposite strands via a Morse potential, and the stacking interaction between two neighboring base pairs as a harmonic potential. In DNA and RNA, we have base pairs of type Watson-Crick, defined as AT, AU and CG, where U and T occur naturally in RNA and DNA, respectively. For RNA/DNA (RD) hybrids, the set of base pairs are rAdT, rUdA, rGdC, and rCdG. In this project, in addition to these base pairs, we consider mismatches that are defined as non-Watson-Crick base pairs, such as: rAdA, rCdT, rUdC and rGdG. We use an experimental melting temperature data set composed of 108 sequences of RD hybrids: 13 only with Watson-Crick base pairs and 95 containing single internal mismatches. The applications include CRISPR-Cas9 probes, a forefront technology for genome editing. In preliminary results, we observed that for Morse potentials, dTrG and dUrG are the most stable mismatches base pairs, in contrast to dCrC and dArA. Furthermore, for stacking parameters, the most stable combinations are dTrU-dGrG and dArU-dTrG, while dTrA-dArA and dTrA-dCrC are unstable. These results highlight the influence of neighboring base pairs on mismatch stability.
Aplicação de dispositivos baseados em nanomateriais para a detecção de gases
Natália Pereira Rezende
Diversos trabalhos na literatura demonstram que os nanomateriais possuem considerável impacto na detecção de gases devido às suas propriedades, como grande área superficial, a qual facilita a adsorção de moléculas em suas superfícies. Dentre esses nanomateriais, o grafeno, MoS2 e nanotubos de carbono têm sido empregados para a detecção de gases como NH3 [1], H2 [2,3], CO2, dentre outros. Esses sensores podem apresentar vantagens como alta sensibilidade, tempos de resposta e recuperação baixos, além de tamanho reduzido. Em especial, será apresentado o estudo de detecção de H2 utilizando dispositivos de MoS2, onde foi proposto um mecanismo de interação. Por fim, serão apresentados resultados de detecção de CO2 utilizando dispositivos baseados em tintas de nanomateriais, os quais indicam grande potencialidade para aplicações reais.
Referências:1. Cadore, A. R. et al. Sensors Actuators B Chem. 266, 438–446 (2018).2. Rezende, N. P. et al. Adv. Electron. Mater. (2018). doi:10.1002/aelm.2018005913. Pereira, C. L. et al. 2D Mater. (2019). doi:10.1088/2053-1583/ab0b23
Electronic gap stability of two-dimentional tin monosulfide phases: towards optimal structures for electronic device applications
Thiago Carvalho Ribeiro
In the present work, we have prepared tin sulfide platelets on graphite using vapor phase deposition under controlled temperature gradient. Remarkably, we observe two types of growth modes: (i) a dominant one with platelet-like flat crystals and (ii) a less favorable one, formed by atomically flat spiral terraces. Both structures present a chemical composition compatible with SnS. Using scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS), we observe that, whereas flat SnS platelets exhibit fluctuations in the band gap and doping, spiral platelets exhibit stable, homogeneous band gap, and negative doping. Using selected area electron diffraction (SAED), we determine that, whereas the platelets of the unstable phase is associated to the common orthorhombic structure of SnS, the minor stable spiral platelets are polycrystalline and are in the metastable cubic phase. The production of this less favorable phase on large surface areas is of potential interest for the production of more efficient tin sulfide-based solar cells. In addition, our analysis of solar cell materials using STM/STS and SAED provides a framework for the rapid determination of the suitability and applicability of 2D materials for other potential optoelectronic applications.
Espectro Raman de bicamadas de grafeno giradas na região do ângulo mágico
Tiago Campolina Barbosa
Bicamas de grafeno giradas (TBG) são sistemas onde as interações entre as camadas dependem do ângulo (θ) entre elas. Quando o ângulo entre elas é menor do que o ângulo mágico (1,1º), ocorre uma reconstrução da rede criando domínios periódicos, que por sua vez revelam efeitos locais na rede cristalina. Apesar dos avanços recentes em twistrônica, uma investigação espectroscópica sólida de TBGs na faixa de ângulos 0 ≤ θ ≤ 3º ainda não foi feita. Neste trabalho, estudamos o espectro Raman de amostras de TBGs em função do ângulo entre as camadas na faixa de 0,03º a 3,40º, onde θ é determinado através da análise de imagens das super-redes de moiré obtidas através de microscopia de impedância por microondas (sMIM). Três linhas de laser de excitação são usadas (comprimentos de onda de 457, 532 e 633 nm) e as principais bandas do grafeno ativas em Raman (G e 2D) são consideradas. Nossos resultados revelam que a interação elétron-fônon influencia a largura a meia altura da banda G perto do ângulo mágico, independentemente do comprimento de onda de excitação do laser. Além disso, a forma de linha da banda 2D no regime de baixos ângulos (θ <1º) é ditada pela rede cristalina e depende tanto das regiões de empilhamento Bernal (AB e BA) quanto das regiões de solitons de deformação (SP). Neste trabalho, também propomos um modelo geométrico para explicar as variações da forma de linha da banda 2D e, a partir dele, estimamos a largura do soliton de deformação no regime de baixos ângulos.
Dispositivos baseados em nanomateriais de carbono para detecção de CO2
Vinícius Ornelas da Silva
Um dos problemas presentes na extração do petróleo e gás natural, é a corrosão causada por CO2 presente nos poços da camada do pré-sal. O desafio é garantir a qualidade do gás natural processado, com requisitos mínimos de contaminante (CO2), e que atendam as especificações técnicas necessárias para seu transporte em gasodutos e outros meios de transporte. Com isso, faz-se necessário o controle e monitoramento do CO2, através do sensoriamento em ambiente de alto grau de complexibilidade. Publicações recentes mostram que os nanomateriais de carbono apresentam grande potencial para tal aplicação, devido às suas propriedades eletrônicas, ópticas e estruturais. Diante disso, as atividades desenvolvidas neste trabalho envolveram a produção de dispositivos de nanomateriais de carbono, sua caracterização elétrica e medidas em tempo real em atmosfera de CO2. Os resultados obtidos indicam a possibilidade de aplicação real, tendo em vista que o sensor apresenta sensibilidade satisfatória à faixa concentração de CO2 necessária, tempos de resposta e recuperação relativamente baixos e possibilidade de produção escalável. Além disso, estes sensores são pequenos e portáteis, visando sua fácil integração à cadeia de produção do gás natural e monitoramento em tempo real.
Abordagem ab initio da interface YBCO/LSMO
Vitor Assunção Moreira Lima
O óxido de cobre YBa2Cu3O7-δ (YBCO) vem recebendo grande atenção devido a existência de uma fase supercondutora não-convencional com Tcmax~ 90K (δ = 0). Técnicas recentes de crescimento de filmes finos e avanços em medidas de fotoemissão vêm permitindo o estudo de várias propriedades do YBCO, incluindo o papel das cadeias de Cu-O na formação da fase supercondutora e a competição entre magnetismo e supercondutividade na interface com materiais magnéticos. Em nosso trabalho investigamos os efeitos do La0.7Sr0.3MnO3, que possui um estado fundamental ferromagnético, nas propriedades eletrônicas da fase normal do YBCO (δ = 0). De acordo com nossos cálculos baseados na teoria do funcional da densidade, e sua formulação com inclusão de interação coulombiana local, observamos que o LSMO induz um ordenamento magnético nos cobres do YBCO próximos a interface. O ordenamento ferromagnético obtido é prejudicial a formação dos pares de Cooper no YBCO, já que influencia no estado supercondutor tipo d-wave dos cupratos. Observamos também que o acoplamento magnético na interface depende da terminação do YBCO (Cu-O ou Cu-O2) e de sua espessura. As estruturas de bandas cálculadas indicam consideráveis alterações dos estados eletrônicos Cu-3d devido a interface. A análise das densidades de estados projetadas nos átomos de interesse sugere reconstrução orbital na interface e transferência de carga entre o Mn e o Cu de maneira análoga ao que ocorre no sistema YBCO/ La0.7Ca0.3MnO3.