PG/FIS

Coordenação de Área: Prof. Dr. Marco Antonio Ridenti

O grupo de dinâmica não linear do ITA desenvolve pesquisas teóricas nas áreas de plasmas de fusão; fluidos e plasmas espaciais e astrofísicos; dinâmica orbital e mecânica celeste. Esta área compreende a modelagem, simulação e análise de sistemas complexos encontrados na natureza e em laboratório. Os sistemas dinâmicos, em geral modelados por equações diferenciais ordinárias e parciais, são estudados visando uma descrição detalhada de seu caos, com o objetivo de compreender, prever e controlar sistemas naturais e de engenharia.

Temas de pesquisa:

• Caos em Plasmas de Fusão
  • Simulação Numérica em plasmas frios; Caos e Dinâmica não Linear aplicado a tokamaks;
  • Estudo de Tokamaks de Baixa Razão de Aspecto
  • Descargas Elétricas
  • Caos em sistemas dinâmicos não dissipativos, aplicado a tokamaks
  • Simulação Numérica em Plasmas Frios
• Caos em Astronáutica e Mecânica Celeste
  • Cálculo de Trajetórias Espaciais
  • Dinâmica de muitos corpos no Sistema Solar
  • Estruturas invariantes hiperbólicas e suas variedades
  • Captura e escape de trajetórias no Sistema Solar
  • Dinâmica não-linear e caos em sistemas Hamiltonianos e dissipativos, em particular, sistemas de plasmas.
• Caos e Turbulência em Fluidos e Plasmas Espaciais e Astrofísicos
  • Turbulência em discos de acreção
  • Convecção Rayleigh-Bénard
  • Dínamo solar
  • Ondas não-lineares
  • Simulações 1D, 2D e 3D
  • Mistura caótica
  • Estruturas coerentes lagrangeanas
  • Auto-organização e formação de padrões
  • Turbulência e as instabilidades de plasmas confinados magneticamente
• Oscilaçoes em plasmas 
  • Controle de oscilações por campos magnéticos e ondas eletromagnéticas
  • Sólitons e ondas solitárias
• Estudo do plasma solar e plasma da ionosfera
  • Estudo da interação do plasma solar com campos elétricos e magnéticos, variação temporal e interação com a atmosfera da Terra
  • Modelagem da Ionosfera da Terra
• Mecânica Estatística de Não Equlíbrio
  • Aplicação e estudo de ferramentas teóricas para descrever fenômenos fora do equilíbrio termodinâmico em plasmas espaciais e de laboratório, fluidos reativos e não-reativos e campos de radiação
  • Teoria cinética aplicada a plasmas

Docentes Permanentes:

• Prof. Dr. Érico Luiz Rempel: Ondas em Plasmas, Caos, Dinâmica Não-Linear.
• Prof. Dr. Jayr de Amorim Filho (jayr.de.amorim@gmail.com): Descargas Elétricas.
• Prof. Dr. Marco Antonio Ridenti: Simulação Numérica em Plasmas Frios; Plasmas Espaciais; Mecânica Estatística de Não Equilíbrio.
• Profa. Dra. Marisa Roberto: Simulação Numérica em Plasmas Frios; Caos e Fenômenos de Transporte em tokamaks.

Coordenação de Área: Prof. Dr. Argemiro Soares da Silva Sobrinho

São realizados estudos de plasmas quentes e frios aplicados em tecnologias de plasmas voltadas para o desenvolvimento de dispositivos e reatores para tratamento de materiais e deposição de filmes finos. Aplicações incluem nanotecnologia, tratamento de materiais (microeletrônica, mecânica, aeroespacial, energia, odontologia e medicina), sensores baseados em filmes finos, geradores de ozônio (medicina e meio ambiente) e combustão assistida por plasma.

Temas de pesquisa:

• Alteração superficial de polímeros por meio de plasmas
  • Utilizar diversos tipos de descargas elétricas (rádio-frequência, microondas e barreira dielétrica) e pós-descargas para alterar propriedades de adesão de borrachas de uso aeroespacial.
• Caracterização de filmes nano-estruturados a base de carbono.
  • Estudar morfologia, lubrificidade, aderência e dureza, bem como caracterização da estrutura química, energia de superfície e inércia química de filmes de finos nanoestruturados à base de carbono com e sem incorporação de nanoparticulas metálicas, semi-metálicas e nanotubos de carbono, crescido sobre substratos de aço com baixo teor de carbono, de aço inox liga de titânio, iconel, silício e óxidos. Substratos comuns na indústria aeroespacial e microeletrônica em geral.
• Caracterização de materiais obtidos por tecnologia de plasma
  • Estudar características elétricas, mecânicas, superficiais, ópticas e térmicas de materiais de interesse obtidos ou modificados por técnicas assistidas a plasmas. Os materiais em estudo são de interesse a vários setores industriais, tais como aeronáutica, espacial, mecânica, micro e nanoeletrônica.
• Desenvolvimento de sensores baseados em filmes finos
  • Desenvolver metodologias para obtenção de filmes finos com características adequadas para confecção de sensores de pressão, acelerômetros e diodos Stockky.
• Desenvolvimento e estudo de reatores a vácuo para produção de plasmas frios
  • Desenvolver e caracterizar reatores a plasma para aplicação em processamento de materiais. Trabalha-se com reatores que operam com diferentes tipos de fontes de tensão, destacando: cc, rf e microondas;
  • Desenvolver fontes de plasmas para geração de jatos, na forma de feixe de plasmas ou feixe de partículas carregadas extraídas de plasmas.
• Desenvolvimento e estudo de reatores para produção de plasmas em pressão subatmosférica
  • Desenvolver reatores obtidos por microdescargas;
  • Desenvolver reatores de barreira dielétrica para produção de ozônio;
  • Desenvolver processos de tratamento de superfície de materiais;
  • Desenvolver processos de tratamento de fibras sintéticas termicamente estabilizadas;
  • Desenvolver reatores para produção de ozônio para aplicação na lavagem de roupas hospitalares;
  • Desenvolver reatores para produção de ozônio para aplicação no tratamento de água potável e de esgotos.
• Estudo da combustão assistida a plasma
  • Reduzir a produção de NOx no processo de combustão;
  • Melhorar a estabilidade da combustão.
• Estudo e aplicações de plasmas térmicos
  • Desenvolver processos a plasma térmico para tratamento de resíduos sólidos e resíduos de petróleo com geração de energia elétrica;
  • Ablação de materiais termoestruturais utilizados como escudo de proteção térmica;
  • Desenvolver e caracterizar jatos de plasma para simulação de ambiente de reentrada atmosférica para aplicação aeroespacial.
• Gaseificação assistida por plasma
  • Desenvolver tecnologia alternativa à existente na gaseificação de biomassa, carvão e resíduos orgânicos para produção de gás de síntese.
• Instrumentação e controle de câmaras de vácuo e reatores a plasma
  • Desenvolver instrumentação necessária para automatizar processos que empreguem técnicas assistidas a plasma.
• Modelagem e simulação numérica em plasmas frios
  • Simulação de descargas elétricas para aplicação em processamento de materiais a plasma.
• Síntese e modificação de materiais por meio de plasmas frios
  • Desenvolver processos a plasma que possibilitem a obtenção de:
    • Materiais dielétricos para aplicação em micro e nanotecnologia, tais como SiC, AlN, DLC e TiO2;
    • Materiais semicondutores para aplicação em micro e nano tecnologia, tais como filmes de DLC nitrogenados e fluorados;
    • Biomateriais à base de recobrimento com filmes de DLC.
  • Desenvolver processos de incorporação de nanopartículas de prata em filmes de carbono tipo diamante para aplicação aeroespacial.
• Tratamento de água por tecnologia de ozônio
• Tribologia em micro e nano escala
  • Estudar problemas de lubrificação e desgaste de recobrimentos de filmes à base de carbono, depositados via plasma sobre, aço inox, aço de baixo carbono e silício em atmosfera ambiente, em vácuo, em água salobra e em água destilada. Estudar lubrificação híbrida envolvendo recobrimentos à base de carbono nanoestruturado em meio de água salobra, em meio de biocombustíveis e avaliar as perdas por no atrito e desgaste em pares com e sem recobrimentos entre os pares em contato.
• Utilização de plasmas frios e térmicos em nanotecnologia
  • Produção de nanotubos de carbono por técnicas assistidas por plasma - Produzir nanopartículas por técnicas assistidas por plasma.

Docentes Permanentes:

• Prof. Dr. Argemiro Soares da Silva Sobrinho: Processamento de Materiais a Plasma.
• Prof. Dr. André Luis de Jesus Pereira: Óxidos semicondutores
• Prof. Dr. Homero Santiago Maciel: Descargas Elétricas, Aplicações Tecnológicas de Plasmas Frios.
• Prof. Dr. Rodrigo Sávio Pessoa: Física da Matéria Condensada e Física de Plasmas.

Laboratório de Plasmas e Processos (LAB-LPP):

O Laboratório de Plasmas e Processos (LAB-PP) do Instituto Tecnológico de Aeronáutica agrega diversos grupos de pesquisadores, linhas de pesquisa e laboratórios nas áreas de Física e Tecnologia de Plasmas e Ciência dos Materiais.

• O moderno laboratório de caracterização de materiais nanoestruturados (LabMat) que possui infraestrutura para caracterização de nanomateriais sintetizado via tecnologia de plasmas e subsequente desenvolvimento de nanodispositivos centraliza importantes equipamentos de caracterização de materiais.

 São eles:

• • Laboratório de Plasmas Frios;
  • Laboratório de Plasmas Térmicos;
  • Laboratório de Nanotecnologia; e
  • Laboratório de Caracterização de Materiais.

As principais linhas de pesquisa do LAB-PP são:

• • Desenvolvimento de reatores e processos a plasma frio e tochas de plasmas;
  • Processamento de materiais nanoestruturados em forma de pós, géis e filmes;
  • Produção e estudo de materiais para aplicações em microeletrônica, aeroespacial, energia, biomédica e odontológica;
  • Desenvolvimento de sensores, microdispositivos e células fotovoltaicas;
  • Produção e caracterização de camadas de barreiras térmicas em tubeiras e escudos de reentrada atmosférica;
  • Estudo e desenvolvimento de projetos de propulsão e aplicações de plasma na área aeroespacial;
  • Gaseificação de resíduos visando a geração de energia;
  • Estudo de plasmas por espectroscopia óptica, espectrometria de massas e sondas eletrostáticas;
  • Estudos de aplicações de plasmas frios no setor de têxteis, bioengenharia e agricultura.

• Para saber mais, acesse: Plasmat

Coordenador: Prof. Dr. César Henrique Lenzi

Estrutura Nuclear e Hadrônica, Modelos Relativísticos. Fenomenologia das partículas. Teoria Quântica de Campos, Cosmologia, Astrofísica e Gravitação. Reações Nucleares e Espalhamento Geral.

Tópicos de Pesquisa:

• Estrutura Nuclear e Hadrônica
  
  • Modelos relativísticos para o núcleo e hádrons
  • Fenomenologia de partículas
  • Emparelhamento, correlações nucleon-nucleon e excitações coletivas em núcleos finitos, incluindo deformação e matéria nuclear
  • Núcleos exóticos, estruturas de poucos corpos
• Reações Nucleares e Espalhamento Geral
  
  • Espalhamento múltiplo
  • Formação e decaimento de núcleos compostos
  • Reações de fragmentação
  • Excitação coulombiana
  • Reações nucleares entre núcleos, íons pesados e núcleos exóticos
  • Dados nucleares de poucos corpos
• Teoria Quântica de Campos, Astrofísica, Cosmologia e Gravitação
  • Interações eletrofracas
  • Fenômenos de transição de fase
  • Renormalização na mecânica quântica
  • Astrofísica nuclear
  • Astroquímica e astrobiologia
  • Modelos cosmológicos
  • Deteção e geração de ondas gravitacionais

Professores Permanentes:

• Prof. Dr. Brett Vern Carlson: Estrutura Nuclear e Reações Nucleares.
• Prof. Dr. César Henrique Lenzi: Astrophysics and Gravitation.
• Prof. Dr. Manuel Máximo Bastos Malheiro de Oliveira: Nuclear and Hadronic Structure, Astrophysics.
• Prof. Dra. Mariana Dutra: Hadronic and Nuclear Physics; Application in Astrophysics; Dark matter.
• Prof. Dr. Odilon Lourenço: Hadronic and Nuclear Physics; Astrophysics; Dark matter; Quark Phenomenology.
• Prof. Dr. Pedro Jose Pompeia: Quantum Field Theory and Cosmology.
• Prof. Dr. Tobias Frederico: Nuclear Structure; Nuclear Reactions; Hadron Physics.
• Prof. Dr. Wayne Leonardo de Paula: Nuclear Physics, Particle Physics.
• Prof. Dr. Franciole Marinho: Particle Physics and Experimental Neutrino Physics.

Coordenação da área: Prof. Dr. Rene Felipe Keidel Spada

Desenvolvimento de pesquisas teóricas na área de Física da Matéria Condensada, realizando simulação de novos materiais junto ao Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnológicos como também na área Molecular ao investigar a estrutura eletrônica de átomos e moléculas envolvendo simulações de Dinâmica Molecular com Quimica Quântica junto ao Grupo Estudos Teóricos de Estrutura Eletrônica e Reatividade (ETER).

A investigação desenvolvida visa principalmente compreender as propriedades estruturais e electrónicas de sólidos e nanoestruturas. Dentre os projetos atuais, gostaríamos de destacar: Estudo das propriedades de diferentes materiais bidimensionais 2D, estudo de ligas semicondutoras, isolantes topológicos e desenvolvimento de metodologia para o estudo de estados excitados. Atuamos também em estudos de espectroscopia eletrônica e vibro-rotacionais de moléculas, que são importantes em várias áreas do conhecimento, como na construção de lasers, na explicação de fenômenos astrofísicos, fissão singleto, entre outras. 

A investigação na área da Física Atómica e Molecular abrange: sistemas poliatómicos: propriedades das moléculas, estrutura electrónica e geometria, espalhamento por elétrons, pósitrons, condensação atômica.

Tópicos de pesquisa:

• Moléculas e clusters moleculares
  • Estrutura eletrônica de moléculas e clusters moleculares
  • Estudo de espectroscopia e ligação química de moléculas
  • Estudo teórico das propriedades fotocatalíticas de óxidos semicondutores
  • Termocinética de combustão de materiais energéticos
• Matéria Condensada
  • Estudo de materiais bidimensionais e suas heteroestruturas
  • Propriedades estruturais, eletrônicas, termodinâmicas e magnéticas de ligas de semicondutor, tanto bidimensionais quanto tridimensionais
  • Estudo teórico de ligas de Perovskita para aplicações em células solares
  • Isolantes topológicos
  • Método LDA-1/2 para a previsão correta da lacuna do semicondutor
  • Simulação de Materiais para prever suas propriedades com aplicações em optoeletrônica, Moléculas e clusters moleculares
  • Estrutura eletrônica de moléculas e clusters moleculares
  • Estudo de espectroscopia e ligação química de moléculas
  • Estudo teórico das propriedades fotocatalíticas de óxidos semicondutores

  • Termocinética de combustão de materiais energéticos

Professores Permantes:

• Prof. Dr. André Jorge Carvalho Chaves: Pesquisa Teórica Visada à Compreensão das Propriedades Estruturais e Eletrônicas de Sólidos e Nanoestruturas, Desenvolvimento de Metodologia para o Estudo dos Estados Excitados.
• Prof. Dr. Francisco Bolivar Correto Machado: Cálculos da Estrutura Eletrônica Molecular.
• Prof. Dr. Ivan Guilhon Mitoso Rocha: Teoria do Funcional da Densidade e Teoria dos Distúrbios de Muitos Corpos em Matéria Condensada.
• Profa. Dra. Lara Kuhl Teles: Pesquisa teórica com o objetivo de compreender as propriedades estruturais e eletrônicas de sólidos e nanoestruturas. Desenvolvimento de metodologia para o estudo de estados excitados.
• Prof. Dr. Luiz Fernando de Araújo Ferrão : Cálculos da Estrutura Eletrônica Molecular.
• Prof. Dr. Marcelo Marques: Pesquisa teórica com o objetivo de compreender as propriedades estruturais e eletrônicas de sólidos e nanoestruturas. Desenvolvimento de metodologia para o estudo de estados excitados.
• Prof. Dr. Renê Felipe Keidel Spada: Dinâmica Molecular e Astroquímica.