Departamento de Física de Estado Sólido

Linhas de Pesquisa

1. Desenvolvimento de pesquisas básicas em óptica e metrologia óptica. Desenvolvimento de pesquisas básicas e aplicadas em óptica e metrologia óptica. As principais linhas de pesquisa são: holografia, imagens em três dimensões, componentes ópticos holográficos, dispositivos opto-eletrônicos, materiais fotossensíveis, cristais fotorrefrativos e holografia interferométrica (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1978).
2. Estudo de imperfeições em cristais por difração de raios-x. Desenvolvimentotos em cristais por difração de raios-x, principalmente utilizando a difração múltipla de raios-X(teorias dinâmica e cinemática). Aplicação da difração múltipla de raios-X com radiação convencional e síncrotron no estudo de: propriedades estruturais e coerência em sistemas epitaxiais; avaliação da perfeição cristalina na superfície de semicondutores e sistemas epitaxiais; propriedad es estruturais de cristais orgânicos para a ótica não linear, localização de impurezas na rede cristalina. Desenvolvimento de novas técnicas decaracterização e instrumentação para Difração de Raios-X (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1991).
3. Espalhamento de Raios X a baixos ângulos. A metodologia usada para esta linha é o espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). O estudo das curvas de SAXS permite determinar parâmetros dimensionais em macromoléculas em solução, além de forma e peso molecular, informação muito importante em moléculas grandes que não cristalizam facilmente, não sendo possível um estudo cristalográfico convencional. Nos sistemas porosos, as curvas de SAXS permitem determinar tamanhos de poros, área superficial interna e natureza da interface poro-matriz (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1978).
4. Estrutura de filmes finos policristalinos e amorfos. Multicamadas e heteroestruturas. Determinação de estrutura de material policristalino por drifratometria em pó. Nesta linha estudamos a difratometria convencional de reflexão (teta-2teta) para estudos preliminares, a difratometria de reflexão assimétrica com incidência rasante, que permite análise em profundidade e a eliminação das reflexões do substrato ( de fundamental importância no caso de filmes ultrafinos), e a difratometria de duplo eixo, que permitirá a determinação de parâmetros de rede com alta pre cisão. A difração de raios X a baixos angulos permitirá também investigar a periodicidade de superestruturas e multicamadas. A difratometria de pó pode ser utilizada para refinar parâmetro policristalinos com métodos computacionais adequados. Nossas experiências são realizadas em função da temperatura até 10k (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1980).
5. Materiais nanocristalinos. Materiais compostos de nanopartículas cristalinas imersas em uma matriz vítrea ou amorfa, são considerados como uma nova estrutura sólida, com propriedades físicas diferentes daquelas dos sólidos cristalinos (com ordem a longo alcance) e dos sólidos amorfos (com ordem a curto alcance). Muitas dessas propriedades (magnéticas, opto-eletrônicas, etc.) são investigadas por seu grande interesse tecnológico. Esta linha consistem no estudo estrutural de (a) nanopartículas de Fe-Si em ligas amorfas de Fe-Si-B-Cu-Nb e (b) nanocristais de semicondutores (CdSe, CdS) em matriz de sílica vítrea por via sol-gel (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1976).
6. Física. Assuntos variados (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1970).
7. Estudo do espalhamento de elétrons por moléculas e fotoionização molecular. Calculamos seções de choque para os espalhamentos elástico e inelástico de elétrons por moléculas poliatômicas e para a fotoionização destas moléculas utilizando os métodos: variacional de Schwinger iterativo e de ondas distorcidas (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1985).
8. Propriedades eletrônicas, de transporte e óticas em heteroestruturas de semicondutores. Estudar as propriedades eletrônicas de semicondutores de baixa dimensionalidade e/ou modulados (heteroestruturas). Investigar as propriedades óticas e de transporte nestes sistemas (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1992).
9. Caos e sistemas dinâmicos. Estuda-se sistemas clássicos e quânticos caóticos (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1990).
10. Microlitografia holográfica para fabricação de componentes ópticos integráveis. Trata-se de uma linha de trabalho destinada a desenvolver novas técnicas para a produção de Componentes Ópticos Holográficos. Estes componentes apresentam grande potencial para o futuro pois utilizam a mesma tecnologia empregada em microeletrônica para a fabricação de componentes ópticos difrativos, permitindo assim a miniaturização e integração de componentes ópticos e optoeletrônicos em tecnolog ia planar. Dentro deste programa foi desenvolvido um procedimento de ponta para fabricação de redes de difração de qualidade comercial para espectrofotômetros e monocromadores em geral utilizando um sistema holográfico auto-estabilizado. Atualmente estamos desenvolvendo novas técnicas e processos que permitirão melhorar a qualidade dos COH, como produzir novos tipos de componentes ópticos (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1986).
11. Cristais fotorrefrativos. Estudo de cristais fotorrefrativos que possam ser utilizados para instrumentação óptica e para o processamento de imagens e sinais. No contexto deste projeto foram produzidos recentemente no país, pela primeira vez, cristais de Bi12TiO20 de boa qualidade óptica e muito interessantes pela sua boa sensibilidade à luz vermelha do laser de He-Ne. Estamos utilizando esets cristais atualmente para desenvolver um microvibrômetro capaz de mapear em tempo real os modos de vibração de uma superfície.Estamos também estudando a possibilidade de utilizar cristais de LiNbO3 já produzidos no Brasil e cristais de BaTiO3 produzidos na Alemanha para armazenar informações (Memória Óptica) (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1978).
12. Metrologia em imagens holográficas e imagens eletrônicas tridimensionais. As imagens holográficas têm propriedades exclusivas como meio de registro e armazenamento de informação visual de peças mecânicas e de espécimes biológicas. Estas propriedades são objeto de estudo sendo avaliadas a capacidade de medição da forma de objetos por técnicas visuais simples ou por instrumentos ópticos, de maneira a realizar uma medição em três coordenadas que seja rápida e abrangente de uma grande extensão do objeto. Imagens eletrônicas tridimensionais: trata-se de gerar imagens tridimensionais que os monitores convencionais não podem oferecer.O projeto baseia-se na montagem de um holoprojetor por meio de feixes de luz branca e três galvanômetros de alta velocidade para gerar uma imagem de contornos sobre tela difrativa desenvolvida totalmente em volume (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1978).
13. Dinâmica quântica de sistemas não-isolados. O objetivo principal desta linha é estudar a dinâmica de sistemas quânticos ligados a um reservatório térmico. Este estudo divide-se, fundamentalmente, em duas linhas; a saber, mobilidade de partículas e excitações topológicas em meios materiais ou efeitos quânticos em sistemas macro ou mesoscópicos. Exemplos de possíveis aplicações são: i)mobilidade e difusão de Skyrmious em sistemas eletrônicos bidimensionais; ii)estudo de estados coerentes dissipativos; iii)efeitos de flutuação do campo eletromagnético na experiência de Stern-Gerlach; iv)transmissão quântica através de barreiras dissipativas (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1991).
14. Sistemas eletrônicos correlacionados. O objetivo principal desta linha é aplicar determinadas técnicas em sistemas eletrônicos correlacionados. Nosso interesse particular está voltado para os métodos semiclássico e de bosonização quando aplicados nestes sistemas. No momento alguns dos problemas específicos que estamos tratando são: i)bosonização via níveis de Landau de sistemas eletrônicos bidimensionais; ii)efeito do acoplamento corrente-corrente nestes sistemas; iii)aplicação de bosonização em problemas de luminescência em sistemas eletrônicos bidimensionais; iv)aplicação dos métodos semiclássicos no tratamento de impurezas magn éticas em metais (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1991).
15. Propriedades eletrônicas e estruturais de metais e semicondutores. A linha de pesquisa do grupo tem como enfoque principal o estudo de propriedades eletrônicas e estruturais de sólidos. Estuda desde hetero-estruturas semicondutoras, nano estruturas como aglomerados até sólidos metálicos. Os métodos empregados são vários. Métodos da estrutura eletrônica de sólidos e simulações numéricas usando métodos de Monte-Carlo e dinâmica molecular. O grupo estuda também problemas de supercondutividade em compostos de alta temperatura crítica, em particular, as flutuações termodinâmicas (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1991).
16. Propriedades eletrônicas de sistemas desordenados. Estudamos os efeitos da ordem de curto alcance no cálculo da densidade de estados eletrônicos(DOS) de uma liga binária desordenada quase bidimensional. Este é um quadro físico apropriado para estudar o fenômeno da localização dos estados eletrônicos. A grandeza relevante neste caso, associada à DOS, é o comprimento de localização. Nossa formulação pode ser estendida de maneira de incluir os efeitos de um campo magnético na transição localização-delocalização dos estados eletrônicos (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1985).
17. Simulações de Monte Carlo na descrição de processos dinâmicos. Estudamos um algorítmo computacional que permite descrever a evolução temporal contínua de um sistema discreto (tipo gás de rede), a partir do conhecimento das taxas temporais e das multiplicidades dos eventos possíveis, considerando-se o sistema como um processo de Poisson heterogêneo. As aplicações mais promissoras se referem a processos de difusão e desorção térmica de espécies atômicas adsorvidas em superfícies, problemas de grande interesse tecnológico. O fato mais relevante é a descrição, via Monte Carlo, de processos dinâmicos em tempo real. O algorítmo é, em princípio, generalizável para qualquer conjunto de processos de superfície, e pode ser mostrada sua equivalência com outros métodos de simulação de desorção térmica nos casos de difusão rápida (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1985).
18. Magnetismo e supercondutividade em sistemas eletrônicos fortemente correlacionados. Estudamos o problema de Antiferromagnetismo Quântico em sistemas de baixa dimensão, usando uma série de técnicas que incluem métodos numéricos de diagnolizações exatas, o Ansatz de Bethe e métodos aproximados. Para a supercondutividade de Alta Temperatura é de interesse o estudo de antiferromagnetos dopados, modelados pelo chamado modelo 't-J', que pode ser considerado como um limite de Hamiltonianos efetivos tipo Hubbard para sistemas eletrônicos fortemente correlacionados. Pesquisamos a transição metal-isolante e sugerimos algumas rotas para a supercondutividade (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1985).
19. Mecânica e termodinâmica estatísticas de sistemas dissipativos. Estudos dos aspectos básicos da teoria dos sistemas de muitos corpos arbitrariamente afastados do equilíbrio. Desenvolvimento de técnicas apropriadas ao tratamento do problema do item anterior, com aplicação à análise de fenômenos de relaxação ultra-rápidos em semicondutores sob altos níveis de excitação, e ao estudo de transformações de fase de não-equilíbrio e formação de estruturas macroscópic as auto-organizadas em sistemas dissipativos, como os semicondutores mencionados e sistemas biofísicos modelados (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1971).
20. Propriedades físicas de materiais magnéticos produzidos através de resfriamento ultra-rápido. Desenvolvimento de: 1) Materiais magnéticos doces (amorfos e nanocristais): produção e caracterizaçãode novos metais amorfos; tratamentos térmicos específicos (não convencionais); estudo das propriedades mecânicas, de transporte e magnéticas em função da temperatura e condicões de fabricação; correlação com a micro-estrutura e desenvolvimento de modelos teóricos, 2) Sistemas Granulares: produção ecaracterização de novos materiais heterogêneos; estudo da cinética de formação da estrutura, utilizando tratamentos convencionais e ultra-rápidos; estudo da magnetoresistência e propriedades magnétic as para diversos campos aplicados e diversas temperaturas; análise e correlação dos resultados, modelos teóricos (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1972).
21. Supercondutividade. Desenvolvimento de: 1) Linha de irreversibilidade: preparação de amostras policristalinas e monocristalinas de YBa(2)Cu(3)O(7-x) e Nb; caracterização das amostras por raios X e metalografia; medida demagnetização versus temperatura e campo usando o SQUID; análise dos dados comparando com modelos teóricos existentes, 2) Efeitos da superfície: preparação de amostras de Ta, Nb e YBa(2)Cu(3)O(7-x) e caracterização por raios-X e metalografia; medidas de magnetização versus temperatura e campo, de relaxação da magnetização, de transição resistiva; análise comparativos com modelos teóricos existentes e proposição e teste de novos modelos teóricos, 3) Efeitos da granularidade: preparação e caracterização de amostras, medidas de magnetização e relaxação da magnetização, e sucetibilidade AC em função do campo e temperatura (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1972).
22. Estrutura de polímeros e sistemas biológicos. O estudo estrutural de polímeros e multicamadas monomoleculares pode ser feito analisando a difração de raios x a baixos ângulos produzida pela periodicidade existente nestes sistemas. As reflexões observadas correspondem a espaçamentos da ordem de 50 A ou mais. Problemas estudados recentemente e que continuam a ser investigados são: (a) a intercalação de moléculas de ação citotóxida em membranas modelo, (b) as modificações na estrutura de eritrócitos produzidas por detergentes não iônicos, (c) camadas de Langmuir-Blodgett de ácidos graxos com incorporação de Eu. Estas pesquisas são desenvolvidas em colaboração com o Instituto de Biologia (Departamento de Bioquímica) da Unicamp e o Departamento de Química da USP - Ribeirão Preto (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1976).
23. Instrumentação para radiação de síncrotron. Em 1989 começamos a interação com o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron para desenvolver uma estação experimental, para a realização de experiências de espalhamento de raios X a baixo ângulo, usando radiação de síncrotron. O projeto de construção da linha de luz par a SAXS que deverá atender a usuários dessa técnica de todo o país. O desenvolvimento do projeto foi completado em julho de 1996. Os componentes estão sendo testados atualmente com luz sincrotron. A instrumentação desenvolvida estará a disposição dos usuários a partir de 1997 (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1989).
24. Propriedades ópticas de semicondutores. Desenvolvimento de pesquisa fundamental de ponta na área de física de heteroestruturas de semicondutores. Atualmente o projeto centra sua atenção em quatro aspectos fortemente interrelacionados da física de heteroestruturas de semicondutores: 1) propriedades eletrônicas e vibracionais; 2) correlação eletrônica ou efeitos de muitos corpos; 3) dinâmica de portadores e excitons - evolução temporal do s estados excitados; 4) efeitos de rugosidade de interfaces em heteroestruturas. Técnicas experimentais: fotoluminescência, fotoluminescência de excitação, espectroscopia de modulação (refletividade etransmissão modulada), espectroscopia Raman, espectroscopia óptica resolvida no tempo, magneto-óptica e magneto-transporte (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1974).
25. Instrumentação e espectroscopia com luz sincrotron. Propriedades espectroscópicas na região de raios X "moles", em metais de transição, terras raras e suas ligas ferromagnéticas (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 01/1972).
26. Estrutura eletrônica de materiais conjugados. Investigamos a estrutura eletrônica e conformacional de compostos de carbono, orgânicos e inorgânicos, para previsão de propriedades para utilização desses sistemas em opto-eletrônica. Estudamos possíveis mecanismos de transição isolante-metal em polímeros conjugados. Realizamos o design computacional de materiais novos. Nesses estudos são realizadas técnicas de química quântica (ab initio e semi-empíricos) e técnicas de estado sólido (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 08/1992).
27. Ótica quântica. Estudo dinâmico da interação do campo eletromagnético com átomos em cavidades ou meios materiais no contexto quântico, levando-se em conta efeitos como dispersão, perdas e não-linearidades (Aprovada pelo Departamento/Conselho Científico em 12/1997).