UFV / XVII SIC / NOVEMBRO DE 2007 / FÍSICA

CET 52
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ANÁLISE DO EXPOENTE DINÂMICO EM TEMPOS CURTOS DE MODELOS
E EXPERIMENTOS DE FILMES FINOS
Angélica Sousa da Mata (Bolsista PIBIC/CNPq); Silvio da Costa Ferreira Junior
(Orientador); Sukarno Olvavo Ferreira (Colaborador)
A caracterização de superfícies e suas propriedades de escala é comumente feita através
da análise da rugosidade w cujo comportamento típico é um crescimento com lei de
potência para tempos curtos dado por w ~ tβ seguido por uma saturação para tempos
longos. A rugosidade de saturação e o tempo característico de saturação obedecem a leis
de potência com o tamanho do sistema, ou seja, wsat ~ Lα e tx ~ Lz. Os expoentes β, α, z
são os expoentes de crescimento, rugosidade e dinâmico, respectivamente. A saturação
da rugosidade não é facilmente observada experimentalmente e, nesses casos, o cálculo
do expoente z não pode ser feito diretamente. O expoente dinâmico está relacionado ao
crescimento das correlações laterais com o tempo dado por ε// ~ t1/z. A grande
dificuldade é calcular ε// nos experimentos. Para isso, desenvolvemos um método que
consiste em determinar o expoente z a partir da função de correlação lateral. O método
foi aplicado aos principais modelos discretos como deposição balística (DB), deposição
aleatória com relaxação (modelo Edwards-Wilkinson, EW), modelo de Kim-Kosterlitz
restrito (KK), modelo de Wolf e Villain (WV) e modelo de Das Sarma e Tamborenea
(DT). Os resultados encontrados estão muito próximos dos valores esperados.
Finalmente, este método está sendo aplicado para determinar o expoente dinâmico de
amostras de CdTe crescidas sobre uma superfície de ITO e os resultados preliminares
indicam a existência de uma escala anômala na qual o expoente de Hurst, relacionado
com a dimensão fractal da interface, difere do expoente de rugosidade.
CET 53
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APERFEIÇOAMENTO DA TÉCNICA DE ACOPLAMENTO INDUTIVO
Eduardo Nery Duarte de Araújo (Bolsista PIBIC/CNPq); Álvaro José Magalhães Neves
(Orientador); Helder Soares Moreira (Docente colaborador)
O efeito Hall quântico é um dos fenômenos mais notáveis observados no campo da
física do estado sólido nas últimas décadas. Apesar do estudo intenso do assunto nos
últimos vinte e seis anos, a distribuição de corrente no efeito Hall quântico permanece
como uma questão em aberto. Alguns experimentos e modelos teóricos indicam que a
corrente elétrica se distribui uniformemente pela largura da ponte Hall. Porém, outros
resultados e argumentos sugerem que a corrente se concentra nas bordas do dispositivo.
A técnica conhecida como “acoplamento indutivo” é considerada a mais confiável para
se investigar esse problema. O método consiste em medir o sinal induzido por uma
corrente Hall alternada em uma pequena bobina, colocada em uma das bordas da ponte
Hall. Estudos anteriores do grupo demonstraram ser possível simplificar e tornar esse
método mais sensível, fabricando-se uma bobina micrométrica no próprio chip contendo
a ponte Hall. Em particular observou que a presença de um “gás bidimensional de
elétrons” (2DEG), situado algumas centenas de nanômetros abaixo da bobina, aumenta
dezenas de vezes o sinal induzido. Nesta etapa inicial do trabalho repetimos as medidas
de tensão induzida realizadas no grupo, otimizando o nível de referência empregado na
técnica de detecção síncrona para aumentar a relação sinal ruído. Ademais, estudou-se a
variação do sinal induzido com a temperatura, comprovando que ele decai com o
resfriamento da amostra, conforme se esperava. Por fim, discutimos a forma mais
adequada de medir a tensão induzida na presença de um 2DEG e apresentamos uma
teoria semi-quantitativa para o referido efeito de amplificação do sinal pelo gás
eletrônico. (CNPq)
CET 54
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CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA DE CdTe CRESCIDO EM VIDRO
Luisa Azevedo Scudeller (Bolsista); Sukarno Olavo Ferreira (Orientador)
Filmes finos de CdTe têm recebido grande atenção nos últimos anos devido a sua
grande aplicação na optoeletrônica. Em particular, esses filmes são usados na fabricação
de LEDs, células solares e fotodetectores de infravermelho, raios-X e raios gama. Sendo
assim, a caracterização cuidadosa e detalhada dos filmes é de grande importância, já que
nos permite estudar suas propriedades físico-químicas. O objetivo desse trabalho é a
caracterização elétrica de filmes finos de CdTe crescidos sobre vidro com uma camada
fina de ITO. Pretende-se estudar a qualidade da amostra através da análise da curva IxV.
Como o vidro é todo coberto com ITO, e era interessante termos só alguns contatos do
vidro com o CdTe, foi feito um ataque químico parar retirar parte dessa camada. As
amostras foram então obtidas por crescimento epitaxial sobre o vidro utilizando a
técnica de Hot Wall Epitaxy. Curvas IxV foram feitas para várias temperaturas e em
todas percebemos um comportamento típico de um diodo. Para podermos simular a
curva IxV desse diodo, e então analisá-la, foi necessário utilizar a equação de um diodo
ideal, no qual considera-se uma resistência em série e uma resistência em paralelo ao
diodo ideal. Neste trabalho iremos descrever o equipamento utilizado para medir a
curva IxV para vários valores de temperatura, o ajuste da equação teórica aos pontos
experimentais e a influência da temperatura nos parâmetros obtidos. (FAPEMIG)
CET 55
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CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA
SUBSTRATO DE BaF2
DO
PbTe
CRESCIDO
SOBRE
UM
José Antônio Duarte Santos (Estagiário Voluntário); Helder Soares Moreira
(Orientador); Sukarno Olavo Ferreira (Docente colaborador)
O PbTe (telureto de chumbo) é um semicondutor do grupo IV-VI e, por apresentar gap
direto, pode ser usado na fabricação de dispositivos optoeletrônicos. Apresenta,
também, uma largura da banda proibida bastante estreita (Eg), em torno de 0,3 eV,
podendo, com isto, ser utilizado em dispositivos operantes no infravermelho termal.
Dispositivos de infravermelho podem ser aplicados em várias situações, tais como: o
controle de poluentes, sensoriamento remoto, termografia, monitoramento de
temperatura à distância, entre outros. O presente trabalho consiste no estudo do PbTe no
regime intrínseco (na ausência de dopagem intencional), através do processamento de
uma amostra de PbTe e subsequente medida de caracterização elétrica do tipo:
mobilidade, concentração e tipo de portadores (n ou p) e resistividade. A amostra de
PbTe foi crescida por MBE sobre um substrato de BaF2 (fluoreto de bário).
Posteriormente, foram feitos estudos de algumas propriedades elétricas em função da
temperatura. Para a realização das medidas de caracterização elétrica foi utilizado o
Método de van der Pauw, utilizando equipamentos do Laboratório de Caracterização
Elétrica tais como: criostato, eletro-ímã, fonte de tensão, multímetro, controlador de
temperatura, computador para coleta automática de dados e ainda uma soldadeira de
fios (wire bounder) do Laboratório de Dispositivos Semicondutores. Para as medidas
de resistividade, observou-se que ela aumenta com um aumento da temperatura (T),
comportamento observado em semicondutores altamente dopados. Em relação à
densidade de portadores (estas amostras são do tipo p), observou-se que entre as
temperaturas de 20 K e 150 K ela diminuiu e acima de 150 K ela é uma função
crescente com T. A mobilidade dos portadores aumenta com o decréscimo da
temperatura até 50 K e diminui, em seguida, para temperaturas menores que 50K. Os
resultados estão de acordo com a teoria dos semicondutores altamente dopados.
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CONSTRUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE CÉLULAS DE EFUSÃO PARA
UM SISTEMA DE MBE
Fábio Santos Nascimento (Bolsista PIBIC/CNPq); Joaquim Pinto Gomes (Pósgraduando MS); Sukarno Olavo Ferreira (Orientador)
Epitaxia por feixe molecular (Molecular Beam Epitaxy - MBE) é uma técnica de
crescimento de cristais desenvolvida e aperfeiçoada a partir da década de 70. Devido à
importância tecnológica que essa técnica vem assumindo nos últimos 20 anos, vários
pesquisadores têm se concentrado em desenvolver novos métodos e aprimorar a técnica
de MBE a fim de fornecer a pureza e perfeição requerida pelos novos dispositivos. Essa
técnica se baseia na deposição atômica ou molecular sobre um cristal de orientação já
definida (substrato). Dessa forma são produzidas interfaces que são praticamente
abruptas e com propriedades elétricas, eletrônicas e ópticas diferentes do cristal inicial.
Assim, uma grande variedade de estruturas pode então ser construída, tais como poços
quânticos, super-redes, lasers, etc. Este trabalho se propõe a apresentar o procedimento
que utilizamos para a construção e caracterização de células de efusão a serem
utilizadas em um sistema de MBE que está sendo construído no Departamento de
Física da UFV. A célula de efusão é o equipamento responsável por gerar o feixe
molecular. Ela é considerada como uma das peças chave do sistema de MBE. A célula
deve prover fluxos moleculares de excelente uniformidade e estabilidade para que a
amostra crescida resulte em estruturas cristalinas de excelente qualidade,
correspondendo aos sofisticados dispositivos usados atualmente. A uniformidade do
feixe molecular sobre o substrato está intimamente relacionada com a geometria do
sistema substrato-fonte e com a distribuição do fluxo angular da célula de efusão.
(PIBIC/CNPq)
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DINÂMICA DA PROPAGAÇÃO DE TRINCAS EM AMOSTRAS DE PAPEL
Renan de Almeida Costa (Bolsista PIBIC/CNPq); Marcos da Silva Couto (Orientador)
O estudo de fraturas é um assunto que tem grande relevância científica. Uma classe de
material que tem sido muito estudada é a representada pelos materiais fibrosos. Vários
modelos computacionais têm sido propostos para estudar o processo de fratura destes
materiais, porém a investigação experimental neste campo ainda é pequena, dificultando
a comparação dos resultados teóricos com os experimentais. Nosso trabalho consistiu
no estudo do comportamento da propagação da fratura de acordo com cinco inclinações
diferentes do papel em relação à direção horizontal, adotada como sendo a direção
paralela ao lado menor da folha. Estas inclinações foram de 0°, 10°, 20°, 30° e 90°. Para
a realização deste estudo fizemos uso de um equipamento construído por um outro
estudante de iniciação científica para fraturar as amostras. Estas eram fraturadas de
forma catastrófica e, após serem digitalizadas, os perfis de fratura eram obtidos através
de programas computacionais, para que assim pudéssemos estudar a rugosidade em
função da orientação da amostra, usando como parâmetro o expoente de Hurst. Desta
forma conseguimos observar que havia uma relação entre a rugosidade e o ângulo de
inclinação do papel fraturado, pois, para cada orientação diferente, conseguimos
encontrar um valor diferente para o expoente de Hurst.
CET 58
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ESTUDO DOS EFEITOS DE SPIN NA FORMAÇÃO DE GAPS DE ENERGIA
NAS
BANDAS
DE
ENERGIA
DE
HETEROESTRUTURAS
SEMICONDUTORAS FORMADAS POR POÇOS QUÂNTICOS ACOPLADOS
NA PRESENÇA DE UM CAMPO MAGNÉTICO PLANAR
Samuel Arruda Arcanjo (Bolsista PIBIC/ CNPq); Rober Velásquez (Orientador)
Neste trabalho faz-se o estudo dos efeitos dos spins dos elétrons de condução na
formação de gaps de energia nas curvas de dispersão de heteroestruturas
semicondutoras formadas por dois poços duplos acoplados, induzidos pela presença de
um campo magnético planar. Estuda-se, também, as distorções produzidas nas funções
de onda desses sistemas devido à interação dos spins dos elétrons de condução com um
campo magnético planar aplicado. Por outro lado, calcula-se o tensor massa efetiva e a
densidade de estados desses sistemas a partir das respectivas curvas de dispersão.
Considerou-se sistemas de poços duplos acoplados com parâmetros estruturais variáveis
que permitiram soluções as mais gerais possíveis. Através de cálculo analítico e
simulações computacionais gerou-se os respectivos gráficos das curvas de dispersão,
funções de onda, tensor massa efetiva e densidade de estados. A análise qualitativa e
quantitativa dos dados permitiu o estudo dos principais efeitos introduzidos pelo fator
de spin nesses sistemas. Assim, por exemplo, observou-se que a interação dos spins dos
elétrons com um campo magnético planar altera o perfil das curvas de dispersão
provocando um desdobramento dos níveis de energia, além de mudar abruptamente o
perfil e a paridade das funções de onda para determinadas configurações e intensidades
do campo magnético aplicado. Observou-se também que um campo magnético
planar afeta o acoplamento das funções de onda, agindo como se variasse a separação
efetiva entre os poços. Por outro lado, devido à não-parabolicidade das curvas de
dispersão na vizinhança dos gaps de energia, o tensor massa efetiva apresenta um
comportamento singular nessas regiões. Portanto, a mobilidade, a condutividade e a
resistividade elétrica devem sofrer alterações significativas com a aplicação de um
campo magnético planar. Além disso, a interação de spin com um campo magnético
planar introduz singularidades adicionais na densidade de estados de sistemas 2D,
devido ao desdobramento das curvas de dispersão. (PIBIC/CNPq)
CET 59
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EXPERIMENTOS VIRTUAIS DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO
Jônatas Viana Lopes (Bolsista BIC Júnior), Leonardo Lima Cardoso (Bolsista BIC
Júnior), Fernando Alves Martins (Docente colaborador), Daniel Rodrigues Ventura
(Orientador).
Os modelos tradicionais de ensino se encontram com dificuldades para contemplar seus
objetivos, devido à velocidade e a diversidade de informações que cercam o processo
educacional. Uma das áreas que tem sofrido reflexos diretos do grande acesso a
informação, propiciado pelo avanço da tecnologia, é a área de ciências exatas, mais
especificamente a Física . Atualmente é possível, utilizando computação gráfica, ilustrar
experimentos de física que são impossíveis de serem visualizados em laboratório
didático, devido sua natureza, complexidade, custo ou dimensões. Com este trabalho foi
possível desenvolver o conhecimento do bolsista nos conteúdos da física da 1ª e 2ª série
do Ensino Médio e sua habilidade no manuseio de softwares comerciais como o
Fireworks MX e o Flash MX, para que estes fossem aplicados na construção de
experimentos virtuais de física. Diversos experimentos virtuais foram elaborados e se
mostraram uma ferramenta eficiente para facilitar a visualização de fenômenos, que
mesmo em laboratórios sofisticados são impossíveis de serem visualizados. Os
experimentos virtuais podem ser aplicados em outros conteúdos da física e também em
outras disciplinas como instrumento motivador e facilitador na aquisição de
conhecimento. (CNPq/FAPEMIG/UFV)
CET 60
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INVESTIGAÇÃO
DOS
MECANISMOS
ELETRÓLITOSQUASI-BIDIMENSIONAIS
DE
TRANSPORTE
EM
Thiago Henrique Rodrigues da Cunha (Bolsista PIBIC/CNPq); Alexandre Tadeu
Gomez de Carvalho (Orientador); Regina Simplício Carvalho (Docente colaborador)
Os padrões presentes na natureza, observados na botânica, na biologia, na geologia, bem
como em vários sistemas químicos, sempre atraíram o interesse dos físicos e têm sido
objetos de muitas investigações. É nesse contexto que a eletrocristalização, uma técnica
de preparação de materiais prodigiosa na formação de agregados que exibem diferentes
padrões, mostrou ser um sistema valioso no estudo experimental da formação de
padrões durante o fenômeno de deposição. A eletrocristalização envolve a redução de
um íon metálico presente no eletrólito, que ao se tornar eletricamente neutro, se
cristaliza sobre a superfície do eletrodo. Em nosso sistema o processo acontece quando
uma corrente elétrica contínua flui através de dois eletrodos imersos em uma solução
eletrolítica. O transporte dos íons na interface eletrólito/eletrodo envolve processos de
difusão, de convecção e migração induzida por um potencial elétrico. A aplicação de
um campo magnético sobre o sistema modifica a velocidade de difusão e os
mecanismos de convecção. Em razão disto verificam-se alterações na morfologia dos
depósitos e na eficiência do processo de eletrocristalização. O objetivo deste trabalho é
evoluir na compreensão dos processos responsáveis pela formação de padrões
observados na eletrocristalização na presença de um campo magnético em soluções
muito diluídas de FeCl3. Em nossos experimentos observamos que o principal efeito do
campo magnético, aplicado paralelamente ao plano da célula, foi induzir o crescimento
de ramificações na direção do mesmo. Essa mudança na morfologia do depósito pode
ser atribuída à interação do campo magnético com o momento de dipolo dos íons
presentes na solução através da força magnética. Além disso, resultados preliminares
indicam que a corrente no sistema durante o processo de magneto-eletrólise é maior em
relação àquela verificada no processo realizado na ausência de campo magnético.
(PIBIC/CNPq)
CET 61
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INVESTIGAÇÃO INICIAL DO IMPACTO DAS VARIAÇÕES NA
CONCENTRAÇÃO DO DIÓXIDO DE CARBONO ATMOSFÉRICO NO GELO
MARINHO ANTÁRTICO
Felipe Santos Hastenreiter (Bolsista FUNARBIC), Flávio Barbosa Justino (Orientador)
O interesse em mudanças climáticas abruptas surgiu com a detecção a partir de
testemunhos de gelo de que variações acentuadas na temperatura e precipitação foram
marcantes no passado. O aparecimento destas variações climáticas abruptas tem sido
atribuído a flutuações na circulação termohalina e na cobertura de gelo marinho e
continental. A importância da Antártica neste cenário climático se dá através de sua
influência no processo de formação de parte do ramo inferior da circulação termohalina,
conhecido como Água Antártica de Fundo e Água Intermediária Antártica. O
movimento destas massas d’água mantém o oceano oxigenado e regula a quantidade e
distribuição de calor/temperatura do planeta. Baseado em cinco experimentos de
sensibilidade numérica conduzidos com um modelo acoplado de intermediária
complexidade (LOVECLIM), estendido por 1500 anos do modelo e com diferentes
níveis de CO2 (500, 600, 700 e 800 ppm), investiga-se o efeito da variação na
concentração de CO2 atmosférico sobre o gelo marinho antártico. Isto pode ser
entendido como uma aproximação inicial do impacto do aquecimento global na região
polar Austral. Demonstra-se que o aumento na concentração de CO2 leva a um
aquecimento da região polar austral com sérias implicações na cobertura de gelo
marinho. Os resultados numéricos mostram claramente a redução na espessura do gelo
em até 1m em particular no mar de Weddell e no mar de Amundsen. Na parte leste da
Antártica desde o mar de Ross até a zona Antártica do oceano Índico, a ausência do gelo
foi a característica principal dos experimentos de sensibilidade climática. Numa análise
inicial, nota-se que estas anomalias no gelo marinho devem-se a um substancial
aumento na quantidade de calor oceânico transportado para a região Antártica.
(FUNARBE)
CET 62
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LEI DE PLANCK PARA EMISSÃO E ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO NUMA
ELETRODINÂMICA QUE VIOLA AS SIMETRIAS DE LORENTZ E CPT
Jakson Miranda Fonseca (Bolsista IC, CNPq); Winder Alexander de Moura Melo
(Orientador)
Einstein, em 1905, formulou a Teoria da Relatividade Especial que mais tarde juntou-se
à Teoria Quântica. Um dos modelos advindos de tal unificação é a Eletrodinâmica
Quântica (QED), que é o modelo humano mais preciso já concebido, chegando em
certos casos a 1 parte/trilhão. Hoje em dia, uma teoria física que pretenda descrever
fenômenos a altas energias (altas velocidades), que não esteja em acordo com a
Relatividade Especial, muitas vezes é ignorada. No entanto, alguns modelos que violam
a simetria de Lorentz (bem como, CPT) têm atraído especial atenção nos últimos anos.
Um desses modelos propõe um mecanismo de geração de massa topológica para a
radiação eletromagnética associado exatamente a tais quebras de simetria. Esforços
experimentais vêm sendo empregados para se verificar a veracidade de tal proposição.
No presente trabalho, estudamos a possibilidade e conseqüências da quantização de uma
eletrodinâmica que viola Lorentz e CPT, mas respeita a simetria de calibre. Esse é
conseguido ao se incorporar o termo topológico de massa à Eletrodinâmica de Maxwell,
em (3+1) dimensões. Tal termo é proporcional a um vetor de fundo fixo, que quebra a
isotropia do espaço-tempo, comprometendo diretamente a simetria de Lorentz. Nesse
ambiente, a radiação eletromagnética apresenta massa muito pequena, mas não-nula, e
se propaga com velocidade < c (velocidade da radiação sem massa, no vácuo). A
quantização dessa radiação mostra-se possível desde que o vetor de fundo seja
puramente espacial. Nossa análise preliminar da interação da radiação com a matéria
nos conduz à uma Lei de Planck, para a emissão/absorção de radiação, com desvio
proporcional a esse parâmetro de massa. Tal desvio, mesmo sendo pequeno, poderia a
príncipio, ser detectado na distribuição espectral de energia, particularmente a baixas
freqüências e temperaturas, por exemplo, propiciado pela radiação cósmica de fundo.
Dentre outros prospectos poderíamos investigar como dar-se-ia o espalhamento de
radiação por elétrons nesse contexto.
CET 63
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MONOPOLOS MAGNÉTICOS NUMA ELETRODINÂMICA COM VIOLAÇÃO
DAS SIMETRIAS DE LORENTZ E CPT
Jakson Miranda Fonseca (Bolsista IC, CNPq); Ney Marcal Barraz Junior (PósGraduando); Winder Alexander de Moura Melo (Orientador)
Monopolos magnéticos é um tópico recorrente em Física de Altas Energias. Tais
pseudopartículas podem ser introduzidas em modelos Abelianos (monopolos de Dirac)
ou apresentarem-se como soluções clássicas e topologicamente estáveis de
determinados modelos não-Abelianos (monopolos de ´t Hooft-Polyakov). Por exemplo,
a presença de monopolos magnéticos no eletromagnetismo torna-o mais simétrico,
restaurando a simetria de dualidade, perdida devido às fontes elétricas. As simetrias são,
por sua vez, alguns dos ingredientes fundamentais de um bom modelo físico.
Especificamente, espera-se que aqueles que pretendam descrever a dinâmica de
partículas fundamentais respeitem, por exemplo, a de Lorentz, a de calibre e a CPT. No
entanto, não são raras as proposições que violam uma ou mais dessas simetrias.
Recentemente, alguns modelos com quebra das simetrias de Lorentz e CPT foram
propostos para se tentar explicar uma suposta birrefringência da luz captada de galáxias
distantes. No presente trabalho, estudamos a possibilidade e conseqüências da
introdução de monopolos magnéticos numa eletrodinâmica que viola Lorentz e CPT,
mas respeita a simetria de calibre. Tal ambiente é obtido pela adição de um termo do
tipo Chern-Simons à Eletrodinâmica de Maxwell, em (3+1) dimensões. As fontes
magnéticas são incorporadas pela quebra da identidade de Bianchi e conduzem à uma
estrutura singular para o potencial vetor. Em nosso caso, vimos que a consistência do
modelo, na presença de monopolos magnéticos, demanda o aparecimento de uma
corrente elétrica extra, induzida pelo monopolo, cuja intensidade depende dos
parâmetros associado às violações mencionadas. Ainda neste caso, as fontes magnéticas
tendem a experimentar uma força adicional, a qual é proporcional à intensidade desses
parâmetros. Por fim, discutimos algumas conseqüências extras de nossos resultados,
particularmente, concernentes à observação das violações das simetrias discutidas, na
presença de fontes magnéticas. Apontamos, também, alguns prospectos para futuras
investigações.
CET 64
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PREPARAÇÃO DE DISPOSITIVOS
FORMAÇÃO DE EMULSÕES
COM
MICRO-CANAIS
PARA
A
Grégori Alexandre Gordiano (Estagiário voluntário); Ubirajara Pereira das Virgens
Júnior (Não Bolsista); Juvenil Siqueira de Oliveira Filho (Bolsista PIBIC/CNPq);
Alvaro Vianna Teixeira (Orientador)
Considerando que o campo de pesquisa de micro-emulsões é um campo em expansão, a
presente pesquisa propõe a criação de uma infra-estrutura para a preparação de
dispositivos de Microfluídica que viabilize a fabricação de micro-emulsões. Para a
fabricação desses dispositivos utilizou-se um mini-maçarico e um extensor de pipeta.
Com o mini-maçarico pôde-se diminuir a abertura de capilares de vidro até a escala de
dezenas de micrômetros. Encaixando esse dentro de outro capilar maior foi possível
preparar emulsões monodispersas bombeando dois líquidos imiscíveis e forçando-os a
passar pela constrição do capilar. O bombeamento foi feito aplicando-se uma pressão
controlada em dois reservatórios contendo cada um dos líquidos. O extensor de pipeta é
uma ferramenta criada com a finalidade de preparar capilares com pontas finas e longas
a partir do aquecimento de uma parte central de um capilar de vidro até sua fusão, junto
com o alongamento do mesmo, tensionando os extremos do capilar. A partir de peças de
sucata montamos um extensor de pipetas de preço extremamente reduzido e com
aquecimento e tensão controladas, sendo que este se encontra em fase de ajustes finos.
A dependência das dimensões das pontas dos capilares com o aquecimento e tensão
aplicados foi estudada. Com isso espera-se dar início a criação de dispositivos para a
fabricação de emulsões simples e duplas.
CET 65
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PROCESSOS ESTOCÁSTICOS EM SISTEMAS HAMILTONIANOS
Alex Dias de Oliveira (Bolsista PIBIC/CNPq); Ricardo Reis Cordeiro (Orientador)
Este trabalho teve como objetivo estudar a estabilidade de alguns sistemas
hamiltonianos calculando e analisando o expoente-H. A partir da determinação dos
valores deste expoente para diversas regiões no espaço de fase, foi possível determinar
as regiões de órbitas caóticas e de órbitas predominantemente regulares. O início deste
trabalho foi dedicado a uma revisão teórica dos principais conceitos, técnicas de solução
e aplicações de EDO’s (Equações Diferenciais Ordinárias). Em seguida freqüentou-se
um curso de curta duração sobre Mecânica Celeste onde foram abordados tópicos como
o problema de dois corpos, o problema de n-corpos, as três leis de Kepler e noções de
coordenadas utilizadas no estudo dos movimentos de corpos em Mecânica Celeste.
Após a fase inicial de cursos desenvolvemos um programa em Fortran para calcular a
evolução de um oscilador (de um pêndulo) onde adotamos como integrador a sub-rotina
ODE. Logo depois de verificar que os resultados obtidos coincidiam com aqueles
esperados, nós implementamos um programa para estudar o problema de difusão de 100
pêndulos com condições iniciais quase-idênticas. Mais uma vez os resultados
encontrados coincidiram com aqueles já encontrados em estudos anteriores. A partir de
então, aplicamos o método à análise da hamiltoniana de Henon-Heilles. Neste caso, foi
observada uma discrepância entre os resultados obtidos e o que era esperado. A partir de
então o programa e seus resultados foram analisados para que pudéssemos descobrir a
origem dessas divergências e dar seqüência ao trabalho. Infelizmente as atividades
foram encerradas antes que os problemas pudessem ser totalmente solucionados.
(CNPq)
CET 66
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QUEBRA
DE
SIMETRIA
NA
ELETROCRISTALIZAÇÃO
FERROMAGNÉTICA: A DISPUTA ENTRE INTERAÇÕES DIPOLARES E
CRESCIMENTO LAPLACIANO
Filipe Leôncio Braga (Bolsista PROBIC/FAPEMIG); Marcelo Lobato Martins
(Orientador); Sidiney Geraldo Alves (Docente colaborador)
Fenômenos eletroquímicos estão presentes na natureza e na tecnologia, desempenhando
um papel fundamental em muitos tópicos da ciência dos materiais como corrosão,
eletrodeposição em circuitos eletrônicos, tecnologia de baterias e reações bioquímicas
(transferência de elétrons). Para um físico estatístico, o grande interesse pela
eletrocristalização está no fato de que ela governa a formação de padrões autoorganizados de alta complexidade. Em particular, eletrodepósitos fractais exibem uma
geometria estrutural visivelmente semelhante aos agregados gerados pelo modelo de
agregação limitada por difusão (DLA). No entanto, sob um campo magnético aplicado,
paralela ou perpendicularmente ao plano de crescimento do depósito, a morfologia da
estrutura muda e o coeficiente de difusão efetivo dos íons é aumentado, elevando
portanto, o transporte de massa durante a eletrocrislatização. Assim, é importante
entender como um campo magnético pode gerar tais efeitos marcantes na difusão dos
íons. Neste trabalho investigamos, por meio de simulações de larga escala, um modelo
do tipo DLA em duas dimensões modificado, no qual a caminhada das partículas é
regida por duas forças: uma elétrica e outra magnética. Estas forças estão associadas à
interação da carga elétrica e do dipolo magnético dos íons com o campo magnético
externo e a diferença de potencial eletrostático aplicados sob o eletrodepósito em
crescimento. Observamos que as interações elétricas fazem o agregado crescer com uma
simetria radial, mas as interações magnéticas tendem a deformá-lo, espiralando os
ramos do depósito (para um campo magnético perpendicular) ou colapsando o depósito
ao longo da direção do campo magnético (para um campo magnético paralelo). Outros
detalhes dos aspectos característicos (morfologia e leis de escala) do eletrodepósito
ferromagnético, bem como um crossover morfológico foram analisados.
(FAPEMIG/CNPq)
CET 67
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SIMULAÇÃO DE FRATURA EM MATERIAIS FIBROSOS
Helimar Brito de Oliveira (Bolsista PIBIC/CNPQ); Ismael Lima Menezes Sobrinho
(Orientador)
O objetivo desse trabalho é a simulação do processo de fratura em materiais fibrosos
submetidos a uma força uniaxial. Para tal, estudam-se conceitos como fractais e relações
de escala. Um parâmetro bastante usado para caracterizar a superfície de fratura é a sua
rugosidade. Ela é definida como uma variança em torno da altura média do perfil de
fratura e mede a complexidade do caminho percorrido pela trinca. A rugosidade
também está ligada à desordem do sistema: quanto mais desordenado, mais rugoso é o
perfil de fratura obtido. Desenvolvemos modelos computacionais em (1+1) e (2+1)
dimensões envolvendo uma força uniaxial aplicada em um feixe de N0 fibras paralelas
que eventualmente se quebravam devido à tensão nelas aplicadas. O feixe de fibras é
preso em ambas as extremidades por duas placas paralelas, sendo que uma delas é fixa e
a outra móvel, onde a força é aplicada. Em nosso modelo, a resistência de cada fibra foi
escolhida de duas maneiras: aleatoriamente e de acordo com a distribuição de Weibull, a
qual nos permitia controlar o grau de desordem no sistema. Se a força aplicada à fibra
for maior que a sua resistência ela se quebra. Estes modelos nos permitiram obter o
diagrama tensão-deformação do processo de fratura, que nos revela a energia gasta
durante a ruptura do sistema. Também verificamos a relação da desordem do sistema
com a energia gasta durante o processo de ruptura: para maiores desordens são
necessárias maiores energias na quebra. A desordem está relacionada com o índice de
Weibull de modo que índice maiores nos davam uma menor desordem, nos levando a
perfis menos rugosos. Além disso, observamos a variação da tensão máxima de ruptura
com o índice de Weibull, ressaltando o quão considerável é a desordem em estudos de
fraturas.
CET 68
UFV / XVII SIC / NOVEMBRO DE 2007 / FÍSICA
SIMULAÇÃO QUASE ESTACIONÁRIA DO PROCESSO DE REPLICAÇÃO
POR CONTATO DIFUSIVO
Renan Servat Sander (Bolsista PROBIC/FAPEMIG); Silvio da Costa Ferreira Jr.
(Orientador)
O processo de replicação por contato difusivo (PRCD) é uma versão modificada de um
modelo fundamental para processos fora do equilíbrio com transições de fase para
estados absorventes: o processo de contato (PC), um sistema de partículas interagentes
proposto originalmente como um modelo epidêmico. Este trabalho teve como objetivo
estudar o comportamento crítico do PRCD em duas dimensões, determinar as taxas
críticas de replicação (ou infecção) em função da taxa de difusão e calcular os expoentes
que determinam uma classe de universalidade, estimando as propriedades críticas do
modelo. Assim como no PC, utilizamos uma rede regular bidimensional de indivíduos,
com condições de contorno periódicas. A dinâmica do PRCD inclui três eventos:
“cura”, “infecção” e “difusão”. Cura ocorre a uma taxa constante 1. Se um indivíduo
infectado tem ao menos um vizinho sadio, há duas possibilidades: este indivíduo infecta
um dos vizinhos sadios a uma taxa R ou a doença difunde a uma taxa D, transferindo-se
para um dos vizinhos sadios. Simulações foram feitas utilizando o método convencional
e o método quase-estacionário. Para determinar a taxa crítica de replicação,
consideramos o PRCD começando com um único indivíduo infectado no centro da rede.
Analisamos o comportamento de algumas grandezas dependentes do tempo, como
probabilidade de sobrevivência, número médio de indivíduos infectados e
espalhamento, assim como o tempo de relaxação do sistema e a variância da densidade
quase estacionária. No ponto crítico, a razão entre momentos atinge um valor universal
e utilizamos um conjunto de leis de potência para obtermos os expoentes críticos. Os
resultados obtidos atestam que o modelo bidimensional pertence à classe de
universalidade da percolação direcionada, independentemente da taxa de difusão, que é
uma função monotonicamente decrescente para uma taxa unitária. Através de análises
de escala de tamanho finito extraímos as propriedades críticas do modelo. (FAPEMIG e
CNPq)
CET 69
UFV / XVII SIC / NOVEMBRO DE 2007 / FÍSICA
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE PONTOS QUÂNTICOS DE CdS
Julio Cezar Barbosa ROCHA (Bolsista PROBIC/FAPEMIG); Ismael Lima MenezesSobrinho (Orientador); Marcos da Silva Couto (Docente colaborador); Sukarno Olavo
Ferreira (Docente colaborador); Luis Henrique Mendes da Silva (Docente colaborador);
Alvaro Vianna Teixeira (Docente colaborador)
Os pontos quânticos são partículas condutoras ou semicondutoras menores do que 30
nm e que apresentam, devido a seus tamanhos, níveis eletrônicos de energia discretos
que levam a uma propriedade específica interessante: a fluorescência. Essa propriedade
é a capacidade que alguns materiais possuem de absorver uma radiação com um
comprimento de onda e emitir uma radiação com comprimento de onda na faixa do
visível. Os pontos quânticos podem ser usados como marcadores moleculares em
substituição aos tradicionais corantes orgânicos. Nesse trabalho sintetizamos, pela
primeira vez, pontos quânticos de sulfeto de cádmio a partir de soluções contendo
micelas reversas usando o copolímero tribloco Pluronic L64 disperso em p-xileno
juntamente com soluções aquosas de cloreto de cádmio e sulfeto de sódio. Usamos
também Pluronic P123 solubilizado em diclorometano. A síntese consistiu na mistura
de dispersões micelares, uma contendo uma solução de cloreto de cádmio e outra de
sulfeto de sódio. A reação para a formação dos pontos quânticos se deu dentro das
micelas, o que garantiu as dimensões nanométricas dos cristais. Todas as amostras
apresentaram fluorescência. Espectros de fluorescência mostraram a presença de um
pico no comprimento de onda de 527 nm para o sistema composto de Pluronic P123 e
diclorometano, e dois picos em 525 nm e 653 nm para o sistema composto de Pluronic
L64 e p-xileno. Analisando o tamanho das estruturas, obtidos pela técnica de
espalhamento estático de luz, obtivemos uma população com diâmetro de 2 a 7 nm, que
acreditamos corresponder aos pontos quânticos, e outra população de 26,3 nm que
acreditamos corresponder às micelas reversas. Esses pontos quânticos poderão,
posteriormente, ser biofuncionalizados para o uso na marcação molecular (FAPEMIG).
CET 70
UFV / XVII SIC / NOVEMBRO DE 2007 / FÍSICA
TRATAMENTO DIGITAL DE IMAGENS DE CÉLULAS ANIMAIS EM
PROCESSO DE BLEBBING.
Rodrigo de Oliveira Pedrosa (Bolsista PIBIC/CNPq); Ricardo dos Santos Ferreira
(Docente colaborador); Marcelo Lobato Martins (Orientador)
O processo de migração celular é de extrema importância, pois está diretamente ligado à
formação de órgãos e tecidos durante o desenvolvimento embrionário, à resposta
imunológica, à produção de novos vasos sanguíneos e ao processo de cicatrização. A
migração celular também está envolvida em diversos processos patológicos
importantes, incluindo doenças vasculares, osteoporose e doenças crônicas inflamatórias
tais como reumatismos e artrites, dentre outras. Um processo recentemente estudado em
células que influencia na migração celular é o blebbing. Blebs são deformações grandes,
aproximadamente esféricas, na superfície da célula que se formam e desaparecem em
uma escala de tempo de minutos. Embora menos estudado que lamelipódios ou
protrusão de filopódios, o blebbing é um fenômeno comum durante a apoptose,
citocinese e o movimento de células. O objetivo final do projeto de pesquisa é
caracterizar a dinâmica desse processo por meio da análise quantitativa das
propriedades dos perfis radiais das células obtidos por videomicroscopia . Para tal
extraimos todos os quadros dos vídeos das membranas celulares em processo de
blebbing. Nesses quadros, aplicamos técnicas para contornarmos lateralmente as
membranas celulares em processo de blebbing visando o mapeamento destes contornos
em perfis unidimensionais de alturas. Nestes perfis determinaremos a evolução no
tempo de várias grandezas como as funções de correlação espacial e temporal, os
expoentes de Hurst, as distribuições de velocidades, etc. Especificamente, no presente
trabalho foi desenvolvido um protocolo de obtenção automática dos perfis laterais das
membranas plasmáticas de células em processo de blebbing. Os métodos e resultados
referentes a esta etapa inicial do projeto serão discutidos e analisados nesse trabalho.
(PIBIC/CNPQ)
CET 71
UFV / XVII SIC / NOVEMBRO DE 2007 / FÍSICA
UM MODELO DE CRESCIMENTO PARA A MORFOGÊNESE NEURONAL
Mauricio de Souza Ribeiro (Bolsista PIBIC/CNPQ), Marcelo Lobato Martins
(Orientador), Sidiney Geraldo Alves (Docente colaborador)
A formação de estruturas biológicas é um processo dinâmico, não linear e
assintoticamente restrito levando a imposição de limites ao processo de morfogênese.
Em resposta a tais vínculos e as exigências de eficiência funcional, muitas estruturas
biológicas como células ou neurônios possuem formas irregulares e padrões
morfogenéticos descontínuos. Esta morfologia fractalizada é particularmente relevante
em neuroanatomia, pois a geometria dos neurônios tem conseqüências fundamentais
imediatas nos padrões de conexão e de atividade elétrica do sistema nervoso.
Fundamentados por estudos anteriores e motivados por sua aplicabilidade,
apresentamos um modelo computacional para simular o crescimento de neuritos
(dendritos e axônios). A dinâmica de crescimento dos neuritos será investigada por
meio de simulações computacionais baseadas no modelo de ruptura dielétrica (DBM)
modificado. Para isso consideramos a existência de cones de crescimento nas
extremidades dos ramos (neuritos) que direcionam o crescimento e a migração (passeio
aleatório) dos ramos. Será, ainda, incluída a interação entre os neurônios (quimiotaxia).
Resultados preliminares indicam que o modelo apresenta padrões com morfologias bem
próximas das observadas em neurônios in vivo e in vitro. Posteriormente analisaremos
as características estatísticas destes padrões como a dimensão fractal e as funções de
correlação. As leis de escala que caracterizam os padrões simulados serão comparadas
quantitativamente com aquelas obtidas para neurônios observados no sistema nervoso
de modo a validar e adequar o modelo à realidade biológica. (CNPq/FAPEMIG)