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A interação luz-matéria tornou-se a base de muitas ciências, principalmente nas aplicações em Medicina.

Serão discutidos o desenvolvimento de novos métodos diagnósticos e terapêuticos em Medicina e Odontologia, baseados em técnicas fotônicas no Centro de Lasers e Aplicações do IPEN, inseridos no contexto da Física Médica. As principais técnicas utilizadas são a microespectrocopia de absorção por transformada de Fourier (micro-FTIR), espectrocopia de absorção e fluorescência, a tomografia por coerência óptica (OCT), cristalografia, microscopia eletrônica de varredura, ensaios químicos e mecânicos e a termografia no infravermelho.

Filmes de Langmuir são monocamadas organizadas de lipídeos flutuando sobre a superfície da água. Eles são vistos como modelos simplificados de uma membrana celular, que é, na verdade, uma bicamada de lipídeos com as partes polares expostas ao meio aquoso. Entretanto, a composição molecular da membrana celular é muito complexa, contendo diversos tipos de lipídeos, colesterol e proteínas.

Nos filmes de Langmuir temos a possibilidade de controlar a composição do filme, além de sua densidade superficial e a presença de outras moléculas no meio aquoso que podem interagir com o mesmo. Nesse seminário descreveremos o uso da ótica não-linear para estudar a estrutura molecular de filmes de Langmuir e sua interação com polissacarídeos em solução, tais como quitosana e carragena.

Possíveis aplicações em processos de imobilização de enzimas sobre substratos sólidos e no entendimento de propriedades bactericidas da quitosana serão discutidas.

Filmes de Langmuir são monocamadas organizadas de lipídeos flutuando sobre a superfície da água. Eles são vistos como modelos simplificados de uma membrana celular, que é, na verdade, uma bicamada de lipídeos com as partes polares expostas ao meio aquoso. Entretanto, a composição molecular da membrana celular é muito complexa, contendo diversos tipos de lipídeos, colesterol e proteínas.

Nos filmes de Langmuir temos a possibilidade de controlar a composição do filme, além de sua densidade superficial e a presença de outras moléculas no meio aquoso que podem interagir com o mesmo. Nesse seminário descreveremos o uso da ótica não-linear para estudar a estrutura molecular de filmes de Langmuir e sua interação com polissacarídeos em solução, tais como quitosana e carragena.

Possíveis aplicações em processos de imobilização de enzimas sobre substratos sólidos e no entendimento de propriedades bactericidas da quitosana serão discutidas.

In some physical systems, the inherent coupling between spatial and magnetic degrees of freedom – the spin-orbit interaction – can lead to a variety of interesting physical phenomena such as the Zitterbewegung (‘trembling motion’) of wave packets and the spin Hall effect [1]. Interestingly, in condensed matter systems the spin-orbit strength can be altered electrically. This offers the unique possibility for spin control via electrical means, i.e., by changing the electron trajectory or wave function via an electric field one can manipulate its spin due to the spin-orbit coupling. This idea underlies many proposals for ‘spin transistors’ [2], possibly more efficient and faster than the

conventional ones. More recently, clever arrangements of crossed lasers and magnetic fields have been used to trap and cool atoms in optical lattices and also to create light-induced gauge potentials [3], which mimic the spin-orbit interactions in real solids (e.g., those of Rashba and

Dresselhaus). In this talk, I will review the basics of the spin-orbit interaction, briefly discuss related novel effects and exploit the possibility of ‘cross-dressing’ atoms [4] to simulate a recently proposed spin-orbit term present in two-dimensional electron systems with two subbands.

This new spin-orbit interaction can give rise to a very peculiar Zitterbewegung with cycloidal orbits without magnetic fields [5].

Cross-dressed atoms as effective spins can provide a proper setting in which to observe this effect, as the relevant parameter range of spin-orbit strengths may be more easily attainable in this context. Analogies between trapped bosonic condensates and spin-polarized fermionic quantum

Liquids [6] will also possibly be addressed. I thank my collaborators Poliana H. Penteado, Fabiano Prado, G. Neto and Miled H. Y. Moussa in this work, and acknowledge support from FAPESP and CNPq.

[1] For a recent overview on spintronics see: Awschalom and Flatté Nat. Phys. 3, 153 2007.

[2] Datta and Das, APL 56, 655 (1990); Egues, Burkard, & Loss APL 82, 2658 (2003).

[3] Lin, Garcia, and Spielman, Nature 471, 83 (2011).

[4] Penteado, Prado, Neto, Moussa, and Egues (unpublished).

[5] Bernardes et al. PRL 99, 076603 (2007); Calsaverini et al. PRB 78, 155313 (2008).

[6] Freire & Egues, PRL 99, 026801 (2007); Ferreira, Freire & Egues, PRL 104, 066803 (2010).

Mudanças nas propriedades mecânicas de tecidos moles podem estar relacionadas a algum processo patológico, por exemplo, tumores mamários como fibroadenoma e carcinoma são geralmente mais rígidos que o tecido saudável circundante. Usualmente os médicos apalpam esses tecidos para obter informações sobre suas propriedades mecânicas.

Por isso, para se obter uma avaliação mais precisa neste tipo de exame, diferentes métodos vêm sendo desenvolvidos. Métodos quantitativos de se gerar imagem das propriedades elásticas do tecido têm sido largamente desenvolvidos nos últimos 15 anos.

Em geral, o objetivo dessas técnicas de imagem é medir movimento do tecido devido a uma força interna ou externa e, através dessa medida, reconstruir parâmetros viscoelásticos do tecido. A força por radiação ultrassônica tem sido explorada como uma nova metodologia de promover uma perturbação mecânica em tecidos biológicos sem a necessidade de um contato físico.

O grupo de inovação em instrumentação médica e Ultrassom (GIIMUS), da USP de Ribeirão Preto, tem explorado várias técnicas elastográficas para avaliar a deformação das estruturas internas de tecidos moles, quando submetido a ação da radiação ultrassônica.

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ou espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser é uma técnica analítica bem conhecida para análise de amostras sólidas, líquidas e gasosas. Porém, mostra-se baixa sensitividade, comparada com outros métodos espectrométricos. Uma das alternativas para suprir essa limitação é o uso da configuração “pulso duplo”. Desta forma, a sensitividade das linhas do LIBS pode melhorar devido ao melhor acoplamento da energia do laser sobre o alvo e sobre o material ablacionado.