Colóquios e Seminários

8 de outubro de 2015

Café com física: “MERDA – the fingerprint of life history”

Caf_com_fsica-loguinhoThe principle is well established in particle physics that, intrinsic in every particle, is information that is influenced by the physical nature of the particle, as well as its history. In a multi-particle system, every particle represents an information-rich entity that contributes in some definable way to the properties of the entire system. This same lens can be used to view microbes that inhabit the human body. All environmentally exposed surfaces of animals are saturated with microbes. The gut houses the vast majority (about 1014) of microbes associated with humans, because it is rich in the elements that support microbial life – high water and nutritional content. Like physical particles, each microbe in the gut ecosystem possesses information – there is a history as to how it got there, it has specific properties that are allowing it to stay and even proliferate there, etc.. Microbes of the gut are not a random assemblage. There are about 1000 different abundant microbial species in the typical gut, and many more species occurring in low numbers along the very long tail of the decay curve descending from 1014. Many of the most abundant microbes in the gut are initially aquired when the largely sterile baby transits the birth canal. Other usually rarer microbes derive from the diet, transmission between individuals, and the environment. Some may become long time residents of the gut, and others may just pass through. Since bacteria have the ability to replicate in the gut, the relative representation of a particular type of bacterium is defined by properties including metabolic capabilities of that microbe, and their compatibility with the environmental conditions within the gut. Environmental conditions within the gut are determined by such factors as diet, supportive or antagonistic factors produced by other resident microbes, and supportive and antagonistic factors secreted into the gut by the host. Host determinants of the microbial population composition and structure include rate of mucous secretion, rate of secretion of antimicrobial defense factors in the mucous, pH changes along the length of the gut, glucose and other nutrient content of the host secretions into the gut, temperature, water content, and many other factors. Factors that influence what the host secretes into the gut include age and state of development of the host immune system, sex of the host, diseases of the host (e.g., gut inflammation, diabetes, cystic fibrosis, etc.), relative activity of the host, and other factors that affect gut contraction rates and transit time. Other factors that influence the population structure within the gut include the rate of nutrient consumption by the host in relationship to the ability of that host to digest and absorb the nutritional content, such that excess consumption leads to a surplus of nutrients in the gut available to the microbial community. The main point is that the composition of gut microbes is highly unique to each person or animal, and depends on the specific properties of both the microbe as well as the host. Each microbe within the population conveys information about the history of the animal (such as the identity of its mother), about its diet and rate of consumption/over consumption, about its health, about its history of antibiotic use or intestinal disease, and many other traits. That is, gut flora are a highly specific historic and metabolic fingerprint of each animal. With the development of “Next Generation” DNA sequencing, we now have the ability to identify and enumerate about 99.9999% of the microbes in the gut of each animal. Based on a growing body of data, we are just beginning to develop the bioinformatic tools and rules necessary to correlate the microbial content of the gut with health. In the near future, analysis of gut flora (feces) will be a relatively painless and rapid means for comprehensively understanding the health and natural history of humans and animals. The objective is to reach a point where we understand the information content of each of the 1014 particles that constitute the human gut community.

6 de outubro de 2015

Seminário especial: “Technology developments in Cryo-TEM as well as applications”

Seminarios-_logo_genericoDuring this seminar, the following topics will be dealt with:

• Overview of recent technology developments in Cryo-TEM allowing for an efficient workflow for high resolution protein structure determination

• New contrast enhancements mechanisms for cryo-TEM: the FEI Volta Phase Plate

• Addressing biological questions with cryo-TEM applications

• Utilizing Cryo-TEM as a national resource at a synchrotron for protein structure determination

6 de outubro de 2015

Seminário do Grupo de Óptica: “Avaliação da Terapia Fotodinâmica em Células de Melanoma Murino”

Seminrios_GO-loguinhoDe acordo com os últimos dados do INCA (Instituto Nacional do Câncer), 6.000 novos casos de câncer melanoma surgiram em 2014. Este é o tipo de câncer mais perigoso, porque possui uma alta taxa de metástase levando em muitos casos ao óbito. Atualmente, o melanoma é resistente à maioria dos tratamentos quimioterápicos e radioterápicos e por isso é estudado novos métodos de tratamentos. Nesse contexto, a terapia fotodinâmica é uma alternativa ao tratamento com o a vantagem de não ser invasiva. Um dos grandes desafios para terapia é superar a alta produção de melanina pelos melanócitos, que impede a penetração da luz e, portanto, a ativação do fotosensibilizador. Neste estudo foi investigada a morte celular do melanoma murino em modelo de monocamada através da avaliação de viabilidade celular usando diferentes fluências de luz. Além disso, foi observada a captação do fotossensibilizador, Photodithazine (PDZ), pelas células melanóticas em diferentes tempos, e a sua co-localização com organelas celulares. Assim buscamos um melhor entendimento do mecanismo de atuação deste fotosensibilizador e a sua ação contra o câncer melanoma.

5 de outubro de 2015

Seminário do Grupo de Óptica: “Entanglement and exotic superfluidity”

Seminrios_GO-loguinhoExotic superfluids are characterized by the coexistence of superconductivity and magnetism. In fermionic systems superfluidity is achieved by pairing of particles while magnetization is induced by an imbalanced population of two species of fermions. This exotic coexistence, first investigated by Fulde and Ferrell and Larkin and Ovchinnikov (FFLO), is predicted to show distinct properties in comparison to a conventional BCS superfluid. Experimentally, the FFLOstate has been investigated in cold atoms experiments by several groups (Ketterle, Hulet, Törmä). From the theoretical point of view, the Hubbard model has been used to investigate the FFLO properties and to predict the regimes where the FFLO state appears. In this talk we will discuss theoretical results for the 1D Hubbard lattice with spinimbalanced populations. In particular, we have obtained an analytical expression for the critical polarization below which the FFLO state emerges and depicted the phase diagram as a function of interaction and particle density. We have also investigated i) the effects of the experimental harmonic trap, ii) the local magnetization, iii)the behavior of entanglement, and iv) the spinflip channels which favor the pairing protection. We find that beyond the FFLOstate regime the spinflip processes trigger a breaking pairs avalanche, leading the system to the normal (non superfluid) polarized phase.

30 de setembro de 2015

Café com física: “Infinite-noise criticality”

Caf_com_fsica-loguinhoThe contact process model of nonequilibrium phase transitions into absorbing states are widely used to study turbulent liquid crystals, driven suspensions, superconducting vortex dynamics, bacteria colony biofilms among other systems. We study this transition in the presence of a time-varying environmental noise and show that such temporal disorder gives rise to a distinct class of exotic “infinite-noise” critical points at which the effective noise amplitude diverges on long time scales. This leads to enormous density fluctuations characterized by an infinitely broad probability distribution at criticality.

29 de setembro de 2015

Colloquium diei: “Correcting the “Self-Correcting” Mythos of Science”

Colloquium_Diei-loguinhoIn standard characterizations, science is self-correcting. Scientists examine each other’s work skeptically, try to replicate important discoveries, and thereby expose latent errors. Thus, while science is tentative, it also seems to have a system for correcting whatever mistakes arise. It powerfully explains and justifies the authority of science. Self-correction thus often serves emblematically in promoting science as a superior form of knowledge. But errors can and do occur. Some errors remain uncorrected for long periods. I present five sets of historical observations that indicate a need to rethink the widespread mythos of self-correction. First, some errors persist for decades, wholly undetected. Second, some corrections to erroneous theories have themselves been rejected when initially presented. Third, many errors seem corrected fortuitously, by independent happenstance, not by any methodical appraisal. Fourth, some errors have fostered further serious errors without the first error being noticed. Finally, some errors have been “corrected” in a cascade of successive errors that did not effectively remedy the ultimate source of the error. In all these cases, scientists failed to identify and correct the errors in a timely manner, or according to any uniform self-correcting mechanism. These historical perspectives underscore that error correction in science requires epistemic work. An understanding of errors forms an important type of negative knowledge.

16 de setembro de 2015

Seminário especial: “Tsunami, polímeros e quarks”

Seminarios-_logo_genericoOs modelos mais realistas dos fenômenos naturais envolvem equações diferenciais com termos não lineares, dispersivos e dissipativos. Em geral, essas contribuições tornam o estudo desses modelos muito mais difícil. Entretanto, existem combinações muito específicas dessas propriedades que produzem um tipo de solução conhecida como soliton.

Nesse seminário, faremos uma discussão introdutória sobre o assunto, e discutiremos suas aplicações que vão desde o estudo de materiais magnéticos até o desdobramento de proteínas, comportamento de polímeros e o entendimento da força nuclear forte com os chamados solitons topológicos.

14 de setembro de 2015

Journal club: “The astonishing blow-up of an elastic soap bubble”

JC-_loguinhoThe beauty of soap bubbles has long fascinated children and adults, and a quantitative model for explaining their burst was first developed by Lord Rayleigh in 1891. Slow-motion imaging of the rupture of soap bubbles generally shows the edges of liquid films retracting at a constant speed (known as the Taylor-Culick velocity), which is determined by momentum balance for the liquid rim collected at the film edge. In this talk we will report on our investigation[1] of soap bubbles formed from simple solutions of a cationic surfactant (cetyltrimethylammonium bromide – CTAB) and sodium salicylate, which have a viscolestic behavior due to the formation of “polymer-like” surfactant aggregates known as wormlike micelles. We demonstrate that these elastic bubbles collapse at a velocity up to thirty times higher than the Taylor-Culick limit, which has never been surpassed. This can be explained by a simple model that includes the elastic energy stored in the liquid film while the bubble is inflated, which is released when the film is ruptured, yielding an additional driving force for film retraction (besides surface tension). This new mechanism for the bursting of elastic liquid bubbles may have important implications to the breakup of viscoelastic sprays in industrial applications.

[1] E. Sabadini et al., Langmuir 30, 727 (2014).

14 de setembro de 2015

Seminário do Grupo de Óptica: “Nova concepção para a esterilização fotônica, química e térmica”

Seminrios_GO-loguinhoA contaminação é um problema que envolve principalmente procedimentos médicos, farmacêuticos e odontológicos. Para o controle de agentes microbianos são utilizadas técnicas físicas ou químicas. Porém os métodos tradicionais de descontaminação apresentam limitações como o tipo de material a ser autoclavado, no caso do calor úmido, e a insegurança da efetividade por agentes químicos. Apesar desses problemas serem bem estudados ao longo dos últimos anos, a viabilidade funcional desses métodos ainda não atingiu os patamares desejáveis pela saúde pública. Portanto, o desenvolvimento de um equipamento que agregue de forma sinergistica técnicas seguras e rápidas, em um só equipamento de descontaminação, é muito importante neste contexto. Uma opção para este problema foi o desenvolvimento de uma autoclave multifuncional que utiliza agentes de termocoagulação, ozônio e UV de forma separada ou conjugada. Logo após todo o processo de desenvolvimento da engenharia, fabricação e montagem do protótipo e com o objetivo de validar sua eficiência, realizou-se testes iniciais para a definição de protocolos de utilização para os procedimentos de esterilização para comprovar a eficácia da configuração em forma de uma autoclave horizontal de 21 L a ser amplamente utilizada em consultórios odontológicos, estéticos, fisioterapêuticos e médicos.

9 de setembro de 2015

Café com Física: “Homeostase em circuitos nervosos, assinaturas de neurônios e modelos simplificados

Caf_com_fsica-loguinhoEm pequenos circuitos neurais, especializados na produção de padrões motores rítmicos de maneira autônoma, existem padrões qualitativamente semelhantes em animais e até em espécies diferentes – as assinaturas neurais. Iremos mostrar como uma abordagem de sistemas dinâmicos pode ser usada para entendermos o comportamento elétrico dos neurônios e identificar qual o tipo de neurônio que produziu determinada assinatura, indicando qual a família de modelos matemáticos mais adequada para representar este neurônio.

9 de setembro de 2015

Café com Física: “Homeostase em circuitos nervosos”

Caf_com_fsica-loguinho150

Em pequenos circuitos neurais, especializados na produção de padrões motores rítmicos de maneira autônoma, existem padrões qualitativamente semelhantes em animais e até em espécies diferentes – as assinaturas neurais. Iremos mostrar como uma abordagem de sistemas dinâmicos pode ser usada para entendermos o comportamento elétrico dos neurônios e identificar qual o tipo de neurônio que produziu determinada assinatura, indicando qual a família de modelos matemáticos mais adequada para representar este neurônio.

 

8 de setembro de 2015

Colloquium diei: “Experiência de aprendizado ativo no IF”

Colloquium_Diei-loguinhoNos últimos anos, novos resultados em áreas de pesquisa distintas como cognição, educação, neurociências e psicologia reforçaram e validaram iniciativas de “aprendizagem ativa”, que buscam reforçar, em sala de aula, o protagonismo do estudante. Em física, essas iniciativas remontam a meados dos anos 80, com a publicação dos primeiros estudos sistemáticos mostrando duas coisas que muitos de nós, como professores, intuímos: (i) há pouca correlação entre a competência na solução de problemas acadêmicos e a real compreensão dos conceitos subjacentes por parte de alunos que cursam disciplinas tradicionais e (ii) a eficiência das aulas expositivas é baixa em suprir essas deficiências.

Ainda, em uma época onde há informação em abundância e ao alcance de todos em qualquer celular, o interesse dos alunos por palestras somente diminui, obrigando-nos a repensar o papel das aulas. Entre as propostas de aprendizagem ativa surgidas como alternativa destacam-se a “instrução pelos pares”, desenvolvida por Eric Mazur em Harvard, e metodologias como o SCALE-UP (“student-centered active learning environment with upside-down pedagogies”), desenvolvida por Robert Beicher na Universidade Estadual da Carolina do Norte, e sua variante TEAL (“technology-enhanced active learning”), adotada no MIT e em Yale. Apresentaremos um panorama dessas propostas, e discutiremos a experiência que vem sendo realizada no IF/USP com a adoção e adaptação do método SCALE-UP nas turmas de física 1.

8 de setembro de 2015

Seminário do Grupo de Óptica: “Avaliação do efeito fotodinâmico”

Seminrios_GO-loguinhoEsse projeto é uma das possibilidades de otimizar a Terapia Fotodinâmica (TFD) tópica, tratamento muito usado para diversas doenças de pele. O estudo foi feito in vivo, em pele suína, e foram testadas cinco composições de mistura com ALA (ácido aminolevulínico) e MAL (ácido metil aminolevulínico), além do ALA e MAL separados. Aplicamos cada mistura no dorso do animal e para a cinética monitoramos durante cinco horas a produção da protoporfirina IX (PpIX) através da técnica de imagem de fluorescência de campo amplo (excitação 400-450 nm) e espectroscopia de fluorescência (excitação 532 nm). Também observamos a produção da PpIX em três horas (tempo de incubação), momento em que aplicamos a TFD para cada mistura. Analisamos o dano fotodinâmico superficial pós-tratamento e o dano nas camadas mais profundas da pele através da análise histológica após 24 e 48 horas pós-TFD.

1 de setembro de 2015

Colloquium diei: “O futuro dos plásticos”

Colloquium_Diei-loguinhoO palestrante é o Diretor de Inovação e Tecnologia Corporativa da Braskem, uma empresa Petroquímica de classe mundial com ativos em vários países, e que pelo trabalho de pesquisa em produtos de origem renovável, como o Plástico Verde, foi eleita em 2014 como uma das 50 empresas mais inovadoras do mundo. Neste colóquio, além de apresentar detalhes deste e de outros polímeros inovadores que deverão povoar o mundo na próxima década, o palestrante apresentará detalhes sobre o modelo de gestão da Inovação da Braskem, que envolve parcerias com o setor acadêmico e que inclui importante relação com a física.

1 de setembro de 2015

Seminário do Grupo de Óptica: “Medidas de refletância difusa”

Seminrios_GO-loguinhoA propagação da luz nos tecidos biológicos depende das propriedades ópticas dos tecidos, e tais propriedades podem variar de indivíduo para indivíduo e de tecido para tecido, o que dificulta o estabelecimento de uma dosimetria para as fototerapias. Neste contexto, tornam-se primordiais pesquisas voltadas para o desenvolvimento de métodos que sejam capazes de determinar a distribuição espacial da luz nos tecidos biológicos de maneira individualizada, permitindo assim a individualização também da dosimetria. Este projeto tem por objetivo utilizar imagens de refletância difusa emitida por phantoms ópticos para inferir a distribuição espacial da luz, buscando a possibilidade de predizer a existência de heterogeneidades em seu interior que possam comprometer a propagação da luz.

31 de agosto de 2015

Journal club: “Beyond Mean-Field Dynamics of Ultracold Bosonic Atoms in Lattices”

JC-_loguinhoThe dynamics of ultracold bosons in optical lattices is a rich field with many fundamental physics questions and applications. Cold atoms in lattices represent a very versatile tool for the quantum simulation of various other states of matter. Theoretical methods for the treatment of the dynamics in one-dimensional lattices are available, but despite the large interest in the field, to date no reliable theoretical method to describe the dynamics of two- and three-dimensional systems has been formulated. An application of the multiconfigurational time-dependent Hartree method for bosons (MCTDHB, see http://ultracold.org) to describe the dynamics of the Bose-Hubbard Hamiltonian yields reliable predictions with a controlled error for the dynamics in one-, two-, and three-dimensional systems and therefore fills in this gap. The theory is introduced and example applications of beyond mean-field dynamics are discussed.

28 de agosto de 2015

Astro-Cosmo-Particle Journal Club: “Busca pela anisotropia dos raios cósmicos de altíssima energia”

Astro-Cosmo-Particle_JC-_loguinhoA proposta do programa é reunir estudantes e cientistas interessados em discutir temas relevantes na física de partículas, cosmologia e astrofísica de partículas.

Todos estão convidados a participar das reuniões, mas se recomenda a leitura do artigo com antecedência, para que se possa acompanhar a discussão.

Clique aqui para saber qual artigo será discutido no próximo encontro.

Assessoria de Comunicação

26 de agosto de 2015

Café com Física: “Homeostase em circuitos nervosos, assinaturas de neurônios e modelos simplificados

Caf_com_fsica-loguinhoSerá apresentado o conceito biológico de homeostase e sua extensão para circuitos nervosos. Em pequenos circuitos neurais, especializados na produção de padrões motores rítmicos de maneira autônoma, aparentemente, a homeostase leva à existência de padrões qualitativamente semelhantes em animais e até em espécies diferentes – as assinaturas neurais. Essas assinaturas podem ser usadas não apenas para caracterizar o tipo de neurônio que a produziu, mas tambem para encontrar qual a família de modelos matemáticos mais adequada para representar este neurônio.

24 de agosto de 2015

Colloquim diei: “Perspectivas do ensino superior no século XXI: desafios para a Física e a interdisciplinaridade”

Colloquium_Diei-loguinhoA trajetória do ensino superior da Física no Brasil desde a vinda de Gleb Wataghin será brevemente discutida à luz de alguns marcos e aspectos históricos como o estabelecimento da dedicação exclusiva, o crescimento da pós-graduação e a busca da interdisciplinaridade.

Nesse contexto serão destacadas algumas características tradicionais do ensino superior de Física, que passaram a ser discutidos para outros cursos. Por outro lado, será elencado um conjunto de desafios que os cursos de Física do Brasil precisam enfrentar de forma mais abrangente.

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Instituto de Física de São Carlos - IFSC Universidade de São Paulo - USP
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