Temas de pesquisa

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Espaço de Acolhimento do IFGW

Há atualmente 39 grupos de pesquisa no IFGW, distribuídos em quatro Departamentos:

Dentro das diversas linhas de pesquisa, há alguns temas mais amplos que são investigados por vários grupos de diferentes departamentos, com diferentes enfoques. Há também pesquisas que envolvem mais de um desses temas de modo articulado. Os principais grandes temas (que não esgotam todas as atividades do Instituto) são:

Biofísica e Física Médica

As pesquisas envolvendo sistemas biológicos expandiram-se bastante no IFGW nos anos 1990 e continuam crescendo. Grupos de pesquisa dedicados a outras atividades começaram, na sempre crescente diversificação de suas investigações, a abordar tais objetos, usando equipamentos projetados originalmente para outros fins. Exemplos de linhas nessa área são estudos sobre a fotossíntese, imagens de sistemas biológicos, a ação de substâncias químicas nas membranas celulares, neurofísica, radiofármacos, dosimetria de radiação no ambiente, pesquisas ligadas ao tratamento do câncer e estudos de moléculas orgânicas relacionadas ao bioetanol ou ao DNA.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Comunicações Ópticas e Fotônica

A fotônica estuda fenômenos relacionados com o fóton (ou seja, com a luz), assim como a eletrônica estuda os relacionados com os elétrons. As pesquisas em fotônica relacionadas com as comunicações ópticas são pioneiras no Brasil e resultaram na autossuficiência do país na produção de fibras ópticas. Há também grupos de pesquisa estudando lasers (tanto para comunicações ópticas como para outras aplicações) e diversos dispositivos ópticos e optoeletrônicos, bem como a comunicação quântica e a computação quântica.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Ensino de Física

O Ensino de Física é uma área bastante ampla, de modo geral estudamos como se ensina e como se aprende uma das disciplinas que provoca os sentimentos mais fortes nos estudantes, seja de amor ou de ódio. No IFGW as pesquisas em Ensino focam na formação de professores, nas análises de provas como vestibulares e o ENEM e sobre Museus e Centros de Ciência. Pesquisamos sobre os estudantes de licenciatura do instituto, que serão futuros professores de física, refletindo sobre seus conhecimentos, história de vida e relações entre sua formação e futura profissão. Também buscamos entender quais são os erros e acertos nas questões de física e quais fatores sociais influenciam nos resultados de vestibulares e provas realizadas por um grande número de pessoas, entre outras implicações dessas avaliações. Pesquisamos sobre como Museus e Centros de Ciências geram impactos na sociedade e na divulgação científica. Nosso objetivo principal é contribuir para a melhoria da Educação e especialmente do Ensino de Física no país formando professores e pesquisadores conscientes das potencialidades da área de Ensino.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Fenômenos emergentes (sistemas fortemente correlacionados e caos)

A matéria é feita de átomos, moléculas, elétrons etc., mas essas unidades muitas vezes comportam-se de maneira coletiva e produzem fenômenos novos chamados "fenômenos emergentes". Exemplos são a supercondutividade e a superfluidez (que acontece perto do zero absoluto de temperatura). Conjuntamente, sistemas com essas características são chamados "sistemas fortemente correlacionados". Mesmo sem a correlação forte, porém, sistemas formados por grande número de subsistemas - comunidade de bactérias, átomos num gás etc - podem exibir fenômenos emergentes espontaneamente, como descrito pela teoria do caos. Ambos os tipos de situação são estudados no IFGW. Os sistemas fortemente correlacionados, em particular, aparecem sob várias formas em várias pesquisas teóricas e experimentais no Instituto.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Física Aplicada

Há investigações na Física mais fortemente aplicada, como sobre o hidrogênio como combustível e dispositivos microeletrônicos e optoeletrônicos. Parte desse tema envolve muita pesquisa com novos materiais. Há outros grupos que, apesar de realizarem pesquisas mais básicas, dedicam-se fortemente à instrumentação (desenvolvimento de equipamentos científicos). Vários grupos interagem com empresas e diversos físicos do IFGW chegaram a fundar empresas de desenvolvimento de tecnologia.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Física Atômica e Molecular

As pesquisas aqui são principalmente sobre estruturas de moléculas e espalhamento (colisões) entre partículas e moléculas, com o auxílio de simulações pesadas em computador. Os estudos envolvem uma boa compreensão da física quântica e da sua aplicação na física atômica e molecular, bem como o desenvolvimento de softwares e de métodos aproximativos para as equações.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Física Nuclear

As pesquisas nessa área abordam a fusão nuclear controlada, as aplicações do plasma (um quarto estado da matéria além do sólido, líquido e gasoso; o plasma de hidrogênio é usado como "combustível" para fusão nuclear), e também datação por elementos radioativos, termocronologia (história das temperaturas de rochas nos últimos milhões de anos), dosimetria de substâncias radioativas no ambiente, pesquisas relacionadas ao tratamento do câncer, sobre radiofármacos e aplicadas a reatores de usinas nucleares.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Física das partículas e raios cósmicos

Na física das partículas subatômicas, a principal área investigada no IFGW são os raios cósmicos. Há articulação com a Cosmologia e, principalmente, a Astrofísica em geral. Existem, no IFGW, tanto trabalhos teóricos quanto experimentais. Nestes últimos, há intensas colaborações com grandes laboratórios de aceleradores de partículas da Europa e dos Estados Unidos, como o CERN, em Genebra (onde está o LHC, o maior acelerador do mundo), o Fermilab, o Laboratório Nacional de Brookhaven (nos EUA) e o LVD, na Itália. Os cientistas da Unicamp tiveram também papel importante na construção do Observatório Pierre Auger, cujo objetivo é desvendar a origem dos raríssimos raios cósmicos ultra-energéticos, que parecem desafiar as teorias atuais. Destacam-se também as pesquisas com neutrinos, uma partícula subatômica que tem sido o pivô de importantes desenvolvimentos teóricos nos últimos anos.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Nanociência

Atualmente, a tecnologia disponível já é suficiente para manipular átomos individualmente. Alguns grupos da Unicamp produzem estruturas nanométricas, isto é, formadas de algumas poucas dezenas de átomos (nanofios, nanotubos e outras nanoestruturas). Com o auxílio, de um lado, de pesquisa teórica e de simulação computacional e, de outro, de instrumentos capazes de observar esses nano-objetos diretamente, investigam as propriedades dessas estruturas - como se deformam, como aparecem, qual sua resistência, como conduzem eletricidade. Outros grupos produzem os chamados "materiais nanoestruturados", isto é, que possuem granulações de tamanhos nanométricos. Esses materiais têm propriedades distintas dos materiais comuns e às vezes surpreendentes (propriedades magnéticas, de supercondutividade etc.). Trata-se de um ramo da vasta área sobre pesquisa de novos materiais.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Nanofotônica (LPD/DFA)

O crescente tráfego de informações da rede mundial demanda por dispositivos capazes transmitir dados em altas taxas (>100 GB/s) porém com baixa demanda de energia e espaço físico. Neste contexto a pesquisa em óptica e fotônica é estratégica e essencial pois permitirá que as projeções de aumento do tráfego mundial, por um fator 100 ou 1000 na próxima década, possam ser absorvidas.
A pesquisa em nanofotônica explora o confinamento da luz na microescala, e os efeitos exóticos que decorrem deste confinamento, para viabilizar dispositivos revolucionários com a função de emitir, detectar e controlar a propagação de luz. No Laboratório de Pesquisa em Dispositivos (LPD), a nanofotônica é explorada em suas diversas camadas, desde simulação das equações de Maxwell, técnicas de nanofabricação, e finalizando com caracterização e concepção de experimentos que nos viabilizam observar e investigar a física dos dispositivos.
Nas técnicas de simulação combinamos soluções numéricas rigorosas das equações de Maxwell, da dinâmica de portadores em materiais semicondutores e da vibração mecânica e propagação de calor em micro e nanoestruturas. Associando estas simulações à modelos analíticos conseguimos compreender e projetar dispositivos que permitem-nos explorar física fundamental, assim como exibir novas funcionalidades tecnológicas.
A nanofabricação no LPD combinamos materiais bem estabelecidos como o silício, a sílica e os compostos III-V com técnicas avançadas de litografia e corrosão. O LPD, em parceria com Centro de Componentes Semicondutores, conta com um laboratório completo, onde estão disponíveis diversas equipamentos direcionados à micro- e nanofabricação, incluindo litografia por feixe de elétrons, deposição e corrosão de materiais dielétricos assistidos por plasmas de radiofrequência.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Novos materiais

Esta é uma área muito vasta e grande número de laboratórios do IFGW lida com ela de uma forma ou de outra. Trata-se da busca e da investigação de materiais, em geral sólidos, com novas propriedades, como supercondutividade, propriedades magnéticas incomuns, fenômenos emergentes, maior eficiência em diversas aplicações. Os materiais são sintetizados nos laboratórios e suas propriedades e sua estrutura são investigadas com instrumentos como os microscópios de força atômica (capazes de distinguir átomos individuais) e equipamentos de difração e absorção de raios-X, de espalhamento Raman e de diversos tipos de espectroscopia, em articulação com estudos teóricos. Vários grupos dessa área usam os equipamentos do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, próximo da Unicamp. Parte dos temas sobre comunicações ópticas e grande parte da física aplicada e da nanociência pode ser também classificada nesse ramo.

Grupos do IFGW que atuam nessa área

Visão geral dos nossos grupos de pesquisa

Panorama geral das diversas linhas de pesquisas investigadas por vários grupos do IFGW, de diferentes departamentos, com diferentes enfoques.