Representante da Área: Prof. Dr. Filipe Matusalem
Física da Matéria Condensada e Simulação Atomística
Desenvolvimento de pesquisas teóricas em Física da Matéria Condensada, com ênfase na simulação atomística de materiais, em colaboração com o Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia (GMSN). As pesquisas utilizam métodos de Teoria do Funcional da Densidade (DFT), Dinâmica Molecular e Potenciais Interatômicos baseados em Aprendizado de Máquina (Machine Learning Interatomic Potentials – MLIPs) para investigar propriedades estruturais, eletrônicas, termodinâmicas, magnéticas e dinâmicas de materiais.
As principais linhas de pesquisa incluem:
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Materiais bidimensionais e suas heteroestruturas.
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Propriedades estruturais, eletrônicas, termodinâmicas e magnéticas de ligas semicondutoras bidimensionais e tridimensionais.
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Perovskitas para aplicações em células solares e dispositivos optoeletrônicos.
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Isolantes topológicos e materiais quânticos.
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Desenvolvimento e aplicação do método LDA-1/2 para a previsão precisa da lacuna de energia em semicondutores.
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Simulação atomística de materiais, interfaces e nanoestruturas utilizando DFT, Dinâmica Molecular e técnicas de aprendizado de máquina.
Física Molecular e Estrutura Eletrônica
Desenvolvimento de pesquisas teóricas em Física Molecular, em colaboração com o Grupo de Estudos Teóricos de Estrutura Eletrônica e Reatividade (ETER), voltadas à investigação da estrutura eletrônica, estabilidade e reatividade de átomos, moléculas e aglomerados. Os estudos empregam métodos de Química Quântica, Teoria do Funcional da Densidade e Dinâmica Molecular para compreender processos fundamentais e desenvolver aplicações em diferentes áreas da Física e da Química.
As principais linhas de pesquisa incluem:
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Mecânica quântica molecular, com ênfase em métodos de correlação eletrônica baseados em função de onda e na Teoria do Funcional da Densidade.
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Estrutura eletrônica, espectroscopia, ligação química, estabilidade e reatividade de moléculas e aglomerados.
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Estudo teórico de reações elementares, mecanismos reacionais, dinâmica molecular e cinética química.
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Investigação das propriedades catalíticas e fotocatalíticas de moléculas para aplicações em materiais voltados à transição energética.
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Desenvolvimento teórico de moléculas com potencial aplicação em materiais energéticos.
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Estudo de moléculas e materiais para semicondutores orgânicos, dispositivos eletrônicos e tecnologias quânticas.
Nanofotônica Experimental
Desenvolvimento de pesquisas experimentais na área de Nanofotônica, com foco no controle, confinamento e manipulação da luz na nanoescala por meio do acoplamento luz-matéria através do grupo Laboratório de Amostras Microscópicas (LAM). As pesquisas investigam fenômenos ópticos e vibracionais em materiais avançados, utilizando a infraestrutura de luz síncrotron do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), incluindo o Sirius.
As principais linhas de pesquisa incluem:
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Polaritons e fenômenos de acoplamento forte entre luz e matéria.
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Materiais bidimensionais (2D) e heteroestruturas de van der Waals.
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Óptica de campo próximo e caracterização óptica em nanoescala.
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Nanoespectroscopia no infravermelho por microscopia óptica de campo próximo (s-SNOM).
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Espectroscopia utilizando radiação síncrotron.
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Preparação, fabricação e caracterização de amostras microscópicas para experimentos no Sirius.
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. Filipe Matusalém : Simulação atomística voltada para a compreensão das propriedades estruturais e eletrônicas de sólidos e nanoestruturas usando técnicas de Teoria do Funcional da Densidade, Dinâmica molecular e aprendizado de máquina ("machine learning").
- Prof. Dr. Francisco Bolivar Correto Machado : Física molecular; Estrutura eletrônica, espectroscopia, cinética e dinâmica química moleculares voltadas para o desenvolvimento de novos materiais energéticos e semicondutores orgânicos.
- 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: Física molecular; Estrutura eletrônica e cinética química para o desenvolvimento de materiais energéticos e de transição energética.
- 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 Felipe Keidel Spada: Dinâmica Molecular e Astroquímica.
Professores Colaboradores:
- Profa. Dra. Ingrid David Barcelos: Óptica no estudo do acoplamento luz-matéria em sistemas éxcitons-plasmons. Nanoespectroscopia de Infravermelho no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), propriedades vibracionais de materiais na nanoescala, óptica de campo próximo e efeitos de polaritons em materiais bidimensionais.