Colóquios e Seminários

Filosofísica: “Chernobyl: mitologia contemporânea?”

Nesta apresentação será abordado o acidente nuclear de Chernobyl, ocorrido em abril de 1986. O acidente é considerado o mais grave da história da geração de energia nuclear. Serão apresentadas fotos de recente visita à região do acidente, em que pode-se verificar a pujança de vida selvagem no local. Também será abordada a cronologia do acidente e suas consequências ambientais e à saúde humana. Estudos sobre os efeitos da radiação à vida selvagem serão analisados e, em seguida, as lições ao cientista que são motivadas por esses estudos. Dentre essas lições, interessa a interpretação humana de fatos objetivamente observados. Essa interpretação pode, eventualmente, tornar-se uma construção mitológica.

Café com física: “Efeitos de localização de Anderson próximo à transição metal-isolante de Mott”

Sistemas fortemente interagentes passam por uma transição metal-isolante de Mott à medida que o potencial de interação elétron-elétron aumenta. A presença de desordem também pode levar um sistema a passar por uma transição de localização – a chamada localização de Anderson. Em sistemas interagentes e desordenados, há uma conjunção entre esses dois mecanismos, que é nosso principal objeto de estudo. Neste seminário, em particular, discutirei os efeitos de localização de Anderson sobre a região de coexistência metal-isolante, que é observada próximo à transição de Mott para temperaturas abaixo da temperatura crítica Tc. Quando a desordem W é pequena, a transição de Mott ocorre para valores de interação elétron-elétron U maiores que W. À medida que a desordem aumenta, a transição passa a ocorrer para valores de U comparáveis com W, mostrando que tanto efeitos de localização de Mott quanto de Anderson se tornam muito relevantes. De acordo com nossos resultados, a localização devido à desordem faz com que a região de coexistência metal-isolante se torne muito estreita e então desapareça para U ~ W ~ 2B (onde B é a largura da banda no caso não interagente). Apesar da desordem forte, o principal mecanismo que leva à transição ainda é o de Mott, uma vez que o isolante obtido é caracterizado por ocupação simples dos sítios. Esses nossos resultados sugerem que a temperatura crítica Tc se anula devido a efeitos de localização de Anderson, revelando o “verdadeiro” ponto crítico da transição de Mott, que, para desordens menores, estaria “escondido” pela região de coexistência.

Colloquium diei: “Simetria em redes complexas”

Vários sistemas do mundo real podem ser efetivamente analisados e modelados através de redes complexas. Neste colóquio será apresentada uma abordagem para caracterização da simetria ao redor de nós em redes complexas, ilustrando o potencial desta abordagem respectivamente a redes complexas teóricas (modelos) e do mundo real, incluindo cidades, aeroportos e a Wikipedia. Observa-se que a simetria em redes relaciona-se proximamente ao grau de regularidade e simplicidade dessas estruturas, constituindo assim um tema central na própria definição da complexidade em redes.

Journal Club: “Enhanced antiferromagnetic exchange between magnetic impurities”

In this talk I will discuss the above mentioned paper – Phys. Rev. Letters 113, 087202 (2014).

The abstract follows:

It is generally believed that superconductivity only weakly affects the indirect exchange between magnetic impurities. If the distance r between impurities is smaller than the superconducting coherence length (r≲ξ), this exchange is thought to be dominated by Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactions, identical to the those in a normal metallic host. This perception is based on a perturbative treatment of the exchange interaction. Here, we provide a nonperturbative analysis and demonstrate that the presence of Yu-Shiba-Rusinov bound states induces a strong 1/r² antiferromagnetic interaction that can dominate over conventional RKKY even at distances significantly smaller than the coherence length (r≪ ξ). Experimental signatures, implications, and applications are discussed.

Café com física: “Application of New Genomics Technologies”

Since the initial development of DNA sequencing technologies by Fred Sanger, and by Allan Maxam and Walter Gilbert (for which they were awarded the Nobel Prize in Chemistry in 1980), DNA sequencing technology has advanced at a rate that now significantly exceeds Moore’s Law. Because of this explosion in capacity, the raw cost of generating 1 Mb of sequence data is now less than $ 1.00. As a result, DNA sequencing can be cost-effectively applied to solving many problems, and data is accumulating at a rate that far exceeds exponential growth. The rate of growth of computational power and artificial intelligence has also been following Moore’s Law since 1965. Human experience, however, is largely linear, creating a rapidly growing divide between the accumulation of data, and the human ability to deal with it. The practical challenges of this phenomenon are well described in the book “The Singularity is Near” by MIT/Google’s Ray Kurzweil. We are now in the era of Big Data, and it is creating new challenges and new opportunities. The ability to use DNA sequencing technology to collect data on the microbes that inhabit and infect humans is transforming our understanding of those relationships. We are now beginning to understand how microbes constitute an important aspect of human health – the microbiome – and how they evolved to become antibiotic resistant hospital pathogens in the antibiotic era. In this talk we will examine how our understanding of the microbiome and its importance to human health have evolved in the era of Big Data, and how certain gastrointestinal tract microbes – the enterococci in particular – have changed because of human influences, resulting in leading causes of antibiotic resistant hospital infection. The data suggests that anthropological changes including urbanization, development of hygiene, domestication of animals and the use of antibiotics in agriculture as well as hospitals have all influenced the evolution of the enterococci.

Seminário do Grupo de Óptica: “Uso das terapias laser e LED de baixa intensidade””

Neste seminário, o doutorando em Biotecnologia pela UFSCar abordará os efeitos das terapias laser e LED de baixa intensidade no tecido muscular. Os estudos in vitro, em modelos experimentais e clínicos desenvolvidos pelo doutorando, evidenciam os benefícios dessa terapia para o aumento do metabolismo de células musculares e do desempenho muscular em exercícios de alta intensidade.

Seminário da Biofísica: “The schistosome esophagus gets more complicated”

Adult schistosomes resident in the portal bloodstream feed exclusively on blood. The blind ending alimentary tract comprises a mouth, leading via a short esophagus to the gut where digestion and absorbtion of nutrients takes place. The esophagus has been regarded simply as a conducting tube, although 35 years ago the cluster of cells surrounding the posterior lumen were described as a gland. Recently we showed that in the initial stages of blood processing actually occurred in the esophagus lumen and the first four protein products of the gland, three MEGs and a VAL, have been identified. We now show that in Schistosoma japonicum, at least, the ball of cells surrounding the anterior esophageal compartment also comprises a gland with distinctive vesicular products that are released from the tips of corrugations lining the lumen to interact with incoming blood. We have also undertaken subtractive RNA-Seq to identify the genes that are preferentially expressed in the esophageal region. As a result we have a list of about 30 and the sites of expression of ~10 of these have been confirmed by in situ hybridisation, in both anterior and posterior cell masses. This expands considerably the scope of the molecular mechanisms that may be involved in blood processing. Surprisingly, although transcripts encoding known and new esophageal protein products are present at very high levels, the proteins themselves remain hard to find by proteomic analysis. This makes evaluation of antigenic targets difficult. Furthermore antibody probing of a synthetic peptide array of selected esophageal targets suggests that almost all tested to date are poorly immunogenic. Nevertheless, an induced immune response that targeted the molecules involved in the initial stages of blood feeding remains an attractive proposition.

Journal Club: “Classical and Quantum fluctuation relations”

In the last two decades, important advances have been made in our understanding of how systems at the microscale and nanoscale exchange energy with the environment that they are inevitably embedded in. At the forefront of these advances has been the development of a suite of fluctuation relations [1,2] that provide precise relationships between thermodynamic quantities, such as work and free-energy. Importantly, these relations have refined our understanding of the second law of thermodynamics and irreversibility; and they have yielded new techniques for extracting equilibrium information from systems driven far from equilibrium. However, while these new relations have been tested and utilized with great success in a wide range of classical systems [3,4], their experimental verification in quantum systems remains an outstanding challenge. Moreover, there remain questions about how actually to characterize and measure quantities like work for open quantum systems. In this talk, it will be addressed the key points concerning those fluctuation relations and highlight their implications to the quantum “technology” and information.

[1] Christopher Jarzynski. Equalities and Inequalities: Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics at the Nanoscale. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 2, 329 (2011).

[2] Michele Campisi et al.. Colloquium: Quantum fluctuation relations: Foundations and applications. Rev. Mod. Phys. 83, 771 (2011).

[3] Shoichi Toyabe et al..Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality. Nature Phys. 6, 988 (2010).

[4] O. -P. Saira et al.. Test of the Jarzynski and Crooks Fluctuation Relations in an Electronic System. Phys. Rev. Lett. 109, 180601 (2012)

Seminário do Grupo de Óptica:”Óptica Inclusiva: Diretrizes a partir de uma Proposta Multissensorial”

Considerando as discussões sobre a inclusão das pessoas com deficiência no ensino regular e a necessidade de encontrar processos metodológicos que atendam as diferentes necessidades dos alunos, trazemos para a discussão a perspectiva da multissensorialidade como alternativa para um ensino inclusivo de conteúdos de óptica. Abordamos também possibilidades organizacionais para a sala de aula, com ênfase em discursos dialógicos entre os participantes, destacando viabilidades e dificuldades para a participação efetiva de alunos com deficiências, em especial com deficiência visual e deficiência auditiva.

Apresentamos ainda materiais desenvolvidos para o atendimento de alunos com e sem deficiências, afirmando a necessidade de entendimento de espaço e materiais que atendam às múltiplas diferenças dos discentes, respeitando momentos em que tratamentos educacionais devem se pautar pela igualdade, e momentos em que tais tratamentos devem respeitar a diferença dos alunos.

Café com física: “Estudando rotações moleculares em sólidos orgânicos utilizando RMN”

Dinâmica molecular exerce um papel fundamental na função de muitos materiais orgânicos, em particular na chamada matéria mole. É bem conhecido que as propriedades de polímeros de construção, tais como resistência a cisalhamento, deformação e tensão, estão intimamente relacionados com a dinâmica de segmentos específicos das cadeias poliméricas. Isto também é verdade para materiais mais avançados, tais como copolímeros ou híbridos nano-estruturados, onde a combinação inteligente de componentes com propriedades dinâmicas distintas levam a sistemas compostos com comportamentos mecânicos específicos. No entanto, não só as propriedades mecânicas são sensivelmente afetadas pela dinâmica molecular. Por exemplo, em polímeros semicondutores, o transporte de carga e propriedades de emissão de luz são sensíveis a mudanças na dinâmica da cadeia polimérica, e em sistemas tipo “guest-host” usados como sensores, mudanças na conformação molecular estão intrinsecamente associada à reorientação das moléculas hóspedes. A importância da dinâmica molecular é ainda mais reconhecida em sólidos biológicos, estando intimamente relacionada com a suas funções. Neste sentido, a RMN provê técnicas poderosas para elucidar detalhes de rotações moleculares. Utilizando RMN é possível estudar processos dinâmicos que ocorrem em ampla faixa de frequências, indo desde centenas de MHz (Dinâmica rápida) a alguns Hz (Dinâmica lenta), com alto grau de detalhamento. Neste seminário, iremos explorar a ideia por traz da maioria das técnicas utilizadas para estudar movimentos moleculares em sólidos orgânicos e matéria mole, ilustrando como esses princípios podem ser explorados em diferentes experimentos. Em particular, ilustraremos desde técnicas de espectroscopia de RMN em alto campo magnético, até novos desenvolvimentos em RMN no domínio do tempo, onde informações similares podem ser obtidas em equipamentos de RMN de baixo campo magnético de bancada.

Journal Club: “O processo de Galileu: herói ou mártir?”

O docente discutirá o processo movido pela Igreja Católica contra Galileu Galilei no século XVII. Além de descrever a situação da Ciência e os avanços que motivaram a ação eclesiástica, ele fará crítica do processo propriamente dito. Em particular, Rogério discorrerá sobre a influência das personalidades dos participantes sobre o andamento e resultado.

Café com física: “Reversibilidade microscópica em sistemas fora do equilíbrio”

Quando um sistema, mantido fora do equilíbrio, alcança um estado estacionário, as flutuações da taxa de entropia produzida obedecem uma simetria muito bem definida chamada de Teorema Flutuação. Além de já ter sido verificada em laboratório para diversos tipos de sistemas, essa simetria é robusta em relação à modelagem da dinâmica microscópica do estado estacionário. Por ser um dos poucos resultados teóricos válidos em regimes arbitrariamente fora do equilíbrio, é de grande importância entender mais profundamente o Teorema Flutuação, em particular as hipóteses necessárias para derivá-lo. Uma dessas hipóteses se refere à reversibilidade microscópica fora do equilíbrio. Nesse seminário, discutirei a questão da reversibilidade microscópica fora do equilíbrio e como abordá-la quando a dinâmica microscópica é considerada estocástica. Como conclusão teremos que a reversão temporal das trajetórias realizadas pelo sistema fora do equilíbrio estão condicionadas ao valor oposto da taxa típica de entropia produzida no estado estacionário.

Seminário do Grupo de Óptica: “Desvendando as lesões orais pelo uso da fluorescência tecidual”

Neste seminário serão discutidos os métodos atuais de diagnóstico de câncer bucal. Em especial, alguns aspectos relacionados ao uso clínico da fluorescência no diagnóstico de lesões bucais.

Seminário do Grupo de Óptica: “A Layman’s Guide to the Multiconfigurational Time-Dependent…”

With the recent development of MCTDHB, numerically exact solutions of the time-dependent many-boson Schrödinger equation have become available for a wide set of problems. MCTDHB is a variationally derived method that uses time-dependent basis functions as well as time-dependent coefficients to assemble the many-body wavefunction. MCTDHB stands at the end of a long history of variationally derived methods which use ansatzes of increasing complexity. The introduction and variational derivation of the time-dependent Gross-Pitaevskii equation, the best mean-field as well as the MCTDHB are the subject of the course.

And a teaser or extension of the abstract:

In the description of many-boson dynamics there is the necessity to describe – 1) condensation and 2) fragmentation – as well as – 3) the transition from condensation to fragmentation. Condensation, where all particles occupy a single state, is captured by a product ansatz with a single orbital and the variational derivation with this ansatz leads to the famous 1) time-dependent Gross-Pitaevskii equation (TDGP).

When the description of a fragmented state, where the particles occupy several states macroscopically, is necessary the physics can be captured by a symmetrized product ansatz built from several orbitals (a configuration). The variational derivation with such an ansatz leads to the so-called 2) time-dependent multi-orbital mean-field or best mean-field (BMF). The BMF allows for the description of fragmented and un-fragmented condensates, i.e., it contains the TDGP as a special case.

Yet, the BMF cannot describe situations where the number of particles in the fragments is changing with time. This is for example the case when an initially coherent sample of ultracold bosons (a single fragment containing all particles) is dynamically fragmenting because the initial parabolic confinement is transformed into a double-well potential (with two fragments holding N/2 particles). In such scenarios, the employed ansatz needs to cover both, condensation, and fragmentation. For this purpose one forms a linear combination of all possible configurations of the N particles in M orbitals which are weighted by time-dependent coefficients to obtain the ansatz for the variational derivation of 3) MCTDHB.

Filosofísica: “Ciência em três dimensões: o aspecto psicológico”

Tendo como base os três aspectos de John M. Ziman para caracterizar ciência, os debates promoverão discussões entre membros do Filosofísica, tendo outro membro como mediador, sobre cada um desses aspectos, para conclui-los no último seminário. O primeiro trata a ciência de uma perspectiva psicológica, tomada como uma atividade realizada por indivíduos com motivações pessoais e criativas.

Seminário Especial do Grupo de Polímeros: Heinz von Seggern

In this talk the current knowledge of the electrical degradation during fatigue of polymer-based light-emitting diodes is reviewed focusing especially on derivatives of poly(p-phenylenevinylene) (PPV). Studied are observed phenomena, mechanisms and material properties changing during continuous device operation at constant current. This talk focuses on the effect of chemically induced defects introduced during synthesis and elaborates their influence on transport properties such as charge carrier mobility and device lifetime. Highlighted will be the influence of a halogen defect that leads to a degradation of the electrodes and therewith is mainly responsible for device degradation. In addition, an optical effect will be described in which the absorption of the emitted electroluminescence by the semiconductor itself is one of the reasons for device degradation. Finally, the influence of the triplet density is investigated indicating that local deposition of energy is also an important factor to contribute to degradation. All experiments were accompanied by theoretical modeling shining light on how the change of injection barriers, charge carrier mobility or trap density influence the current-voltage characteristics of the diodes. Especially interesting is thereby the consideration of image charges for low carrier densities through the Schottky effect, which allows for an enhanced barrier lowering, and a more realistic description of the device performance.