Linhas de Pesquisa

Física biológica.

 
 
 


 

Física biológica

Teoria

 

Dinâmica de populações

Modelos matemáticos para pragas agrícolas são construídos e analisados por métodos analíticos (teoria dos sistemas dinâmicos) e computacionais (simulação de autômatos celulares e integração numérica de EDOs/EDPs). Processos de invasão biológica mediada por alelopatia, dispersão de insetos guiados por feromônios e dinâmica de teias tróficas são exemplos estudados com base em modelos de múltiplas escalas. Os resultados são comparados com dados de campo obtidos na UFV e disponíveis na literatura (contato: Marcelo Lobato Martins ou Silvio da Costa Ferreira Junior).


Dinâmica de processos celulares e formação de estruturas supracelulares

Essa linha de pesquisa envolve experimentos relativos à atividade da membrana celular, migração e agregação de células em cultura e dinâmica de interação de macromoléculas biológicas (DNA-fármacos, estruturas de adesão, ligantes-receptores) usando técnicas de videomicroscopia, microscopia eletrônica e de varredura por sonda, pinçamento óptico e biologia molecular. Os resultados são analisados por técnicas analíticas e simulações computacionais (contato: Marcelo Lobato Martins ou Silvio da Costa Ferreira Junior).


Oncologia matemática

Propomos nesse estudo modelos matemáticos de múltiplas escalas para o crescimento de tumores e o efeito de terapias anti-câncer. Neles as escalas microscópica (molecular) e mesoscópica (celular) são descritas por autômatos celulares estocáticos com probabilidades de transição determinadas pelas concentrações locais de campos contínuos (nutrientes e fatores de crescimento – escala macroscópica). Os resultados podem ser comparados com padrões histopatológicos, esferóides e tumores induzidos em animais. (contato: Marcelo Lobato Martins ou Silvio da Costa Ferreira Junior).


Processos dinâmicos em redes complexas

O estudos de processos dinâmicos em redes complexas são propostos e analisados por métodos analíticos e computacionais. A dinâmica de propagação de epidemias é investigada em redes aleatórias (livre de escala, mundo pequeno, etc. ) e reais, incluindo a análise de disseminação de doenças transmitidas por vetores e em metapopulações. Modelos de formação de opiniões, propagação de rumores e fenômenos críticos, em geral, também são objetos de estudo em redes complexas. (contato: Silvio da Costa Ferreira Junior).




Experimental

 

Pinças ópticas e aplicações

Esta linha tem como objetivo avançar no entendimento da física da pinça óptica, bem como desenvolver novas aplicações da técnica, envolvendo experimento e teoria. Trabalhamos especialmente no aperfeiçoamento da manipulação óptica de partículas dielétricas e sistemas biológicos. Estudamos ainda o comportamento de materiais não usuais, como isolantes topológicos e semicondutores, em uma pinça óptica. Diversas técnicas ópticas complementares são utilizadas em conjunto: espalhamento dinâmico de luz, videomicroscopia e análise digital de imagens, etc. Aplicações em microfluídica são também de nosso interesse. (contato: Márcio Santos Rocha).






Interações DNA-ligantes

Esta linha tem como objetivo elucidar e caracterizar as interações da molécula de DNA com diversos tipos de ligantes, como fármacos e proteínas. Para tanto, utilizamos técnicas como pinças ópticas e magnéticas, microscopia de força atômica, espalhamento de luz, eletroforese em gel, dentre outras. Os mecanismos de ação de fármacos quimioterápicos clássicos são elucidados aqui a nível molecular. Novos fármacos inéditos (potenciais agentes terapêuticos) são também testados. Estudamos também a física da cromatina e suas interações com fármacos diversos. (contato: Márcio Santos Rocha).






Dinâmica de células normais e cancerosas em cultura

Processos de migração e agregação de células normais e cancerosas em cultura. Atividade de membrana, blebs e ruffles. Mecanismos de comunicação intercelular. Experimentos e modelagem teórica (contato: Márcio Santos Rocha ou Marcelo Lobato Martins).








Teoria de Campos e Simulações Computacionais em Física da Matéria Condensada

Teoria


Excitações topológicas em física da matéria condensada

Investigamos a estrutura e dinâmica de pseudo-partículas tipo sólitons (skyrmions), vórtices, etc, em sistemas de matéria condensada, principalmente em sistemas magnéticos. Skyrmions foram considerados pela primeira vez por Skyrme em sua investigação de Lagrangeanas clássicas para possíveis modelos da interação entre núcleons. Eles foram introduzidos no contexto do modelo de Heisenberg em duas dimensões por Belavin-Polyakov. Topologicamente, esses objetos são o mapeamento da esfera de “spins” no espaço físico bidimensional, sendo classificados por uma carga topológica. (contato: Afranio Rodrigues Pereira ou Winder Alexander de Moura Melo).


Nanomagnetismo

Nesta linha estudamos as propriedades magnéticas de sistemas nanoestruturados. Temos enfatizado problemas tais como histerese, excitações e dinâmica da magnetização, reversão da magnetização, etc. Investigamos também a presença de vórtices em nanodiscos magnéticos isolados; entre os nossos principais interesse está o problema da inversão do núcleo do vórtice (switching). Consideramos também matrizes ordenadas e desordenadas de materiais em escalas nanométricas. No caso de matrizes, a física da frustração geométrica pode ser estudada em detalhes e excitações como monopólos magnéticos podem surgir de estados fundamentais exóticos (contato: Afranio Rodrigues Pereira ou Winder Alexander de Moura Melo).


Sistemas clássicos e quânticos de spin em baixas dimensões

Nosso objetivo é estudar as propriedades estáticas e dinâmicas de sistemas magnéticos (ferromagnéticos, ferrimagnéticos, antiferromagnéticos,etc) em baixas dimensões espaciais. São considerados principalmente cadeias de spin (sistemas unidimensionais), escadas de spins (sistemas entre uma e duas dimensões) e camadas (sistemas bidimensionais e quase-bidimensionais). Matérias magnéticos com estados fundamentais que imitam os estados gelo, líquido e vidro da natureza tais como “spin-ice”, “spin-liquid” e “spin-glass” estão entre os nossos interesses. Trabalhamos com diversos modelos de spin e suas transições de fases clássicas ou quânticas. (contato: Afranio Rodrigues Pereira, Winder Alexander de Moura Melo, José Arnaldo Redinz).

Teoria de Campos em Matéria Condensada

Nosso objetivo principal nessa linha de pesquisa é estudar problemas atuais em física de partículas elementares e em menor grau procurar conexões de fenômenos dessa área com a física da matéria condensada. (contato: Afranio Rodrigues Pereira, Winder Alexander de Moura Melo ou Jakson Fonseca).








Física Matemática e Teoria Quântica dos Campos

Teoria

 

O grupo de Física Matemática e Teoria dos Campos Quantizados desenvolve pesquisa nos seguintes temas: teoria axiomática dos campos quantizados, renormalização, problemas em gravitação quântica, análise de singularidades e aplicações, teoria das funções generalizadas, emaranhamento e teoria de descompressão em mergulho (contato: Daniel H. T. Franco, Oswaldo M. Del Cima, Olivier Piguet ou Jakson Fonseca).






Dinâmica Orbital

Teoria


Estudamos os processos de difusão em sistemas dinâmicos determinísticos com ênfase no problema orbital (regiões de ressonância e a possibilidade da difusão anômala das órbitas de pequenos corpos), mapas simpléticos e sistemas Hamiltonianos. São utilizados métodos de integração numérica, análise de ensemble, e determinação do expoente de Hurst associados a séries temporais (contato: Ricardo Reis Cordeiro).






Sistemas Complexos

Teoria

 

Formação de padrões em meios granulares

Estudamos os padrões gerados em uma célula de Hele-Shaw pela injeção de um grão em outro. Os experimentos visam determinar quais parâmetros (tamanho dos grãos, espaçamento da célula, etc.) influenciam na morfologia dos padrões. Simulações computacionais mostram que os padrões experimentais podem ser produzidos dependendo dos parâmetros de controle usados. Medidas da rugosidade dos perfis estão sendo realizadas a fim de determinarmos o expoente de crescimento dos padrões (contato: Marcos da Silva Couto).

 

Fraturas em materiais fibrosos
Processos de fratura em materiais heterogêneos são estudados por simulação computacional. Os efeitos da direção e velocidade de propagação da trinca, do modo de fratura e do tipo de material sobre o perfil da fratura e seu expoente de rugosidade são analisados. Do lado experimental, investigam-se os processos de fratura em amostras de papel e em redes de fusíveis, buscando estabelecer uma relação entre os resultados teóricos e aqueles obtidos experimentalmente (contato: Ismael Lima Menezes Sobrinho ou Marcos da Silva Couto).

Microfluídica

Emulsões de baixa variação de tamanhos são produzidas a partir do bombeamento de fluidos em microcanais. Essa técnica está sendo usada para a preparação de emulsões magnetizáveis para o estudo da agregação dessas emulsões com a aplicação de campos magnéticos homogêneos e também para o preparo de emulsões duplas (contato: Alvaro Vianna Teixeira).

 

 


 

Interfaces e Filmes Finos

Teoria

 

Simulação computacional de crescimento epitaxial
Simulação do processo de crescimento epitaxial no modo Volmer-Weber de filmes finos e pontos quânticos pela técnica de Monte Carlo (Silvio da Costa Ferreira Junior ou Sukarno Olavo Ferreira).

 

Experimental

 

Crescimento epitaxial
É feito o crescimento epitaxial e caracterização de filmes finos e pontos quânticos baseados em compostos II-VI. Utiliza-se a técnica de epitaxia por paredes quentes para o crescimento. A caracterização é feita por difração de raios-X, transmissão ótica, caracterização elétrica, perfilometria e AFM (contato: Sukarno Olavo Ferreira).

Eletrodeposição de filmes finos
Estudo da eletrodeposição de filmes finos metálicos e semicondutores sob influência de campos magnéticos (contato: Alexandre Tadeu Gomes de Carvalho).

Medidas de rugosidade em filmes finos
Esse trabalho tem como objetivo a determinação dos expoentes de rugosidade e de crescimento para investigar a dinâmica de crescimento em filmes finos e pontos quânticos a partir da análise de medidas de perfilometria e microscopia de força atômica (contato: Sukarno Olavo Ferreira ou Ismael Lima Menezes Sobrinho).

Fenômenos de agregação e de crescimento de interfaces

São feitos aqui experimentos e análise de escala da dinâmica de processos de agregação cinética com ênfase em crescimento de nanoestruturas auto-organizadas, filmes epitaxiais, eletrodeposição e propagação em meios porosos. Além disso é feito o estudo teórico do mapeamento de modelos de equilíbrio e longe do equilíbrio em interfaces autoafins (contato: Marcos da Silva Couto / Ismael Lima Menezes Sobrinho / Marcelo Lobato Martins / Sukarno Olavo Ferreira / Silvio da Costa Ferreira Jr. / José Arnaldo Redinz).

 


 

Materiais

Teoria

 

Experimental

 

Dispositivos semicondutores

Fabricação e caracterização elétrica de dispositivos semicondutores tipo FET como base para a fabricação de sensores biológicos (contato: Álvaro José Magalhães Neves)

Pontos quânticos coloidais

Pontos quânticos de CdS estão sendo produzidos pela técnica de micelas reversas. Os pontos quânticos estão sendo caracterizados por técnicas de absorção de luz, fotoluminescência, espalhamento estático e dinâmico de luz, microscopias eletrônica, de força atômica e tunelamento. A influência do método de produção no tamanho e dispersão de tamanho dos pontos quânticos formados está sendo analisada. A formação de filmes poliméricos isolantes e condutores contendo pontos quânticos também será estudada (contato: Marcos da Silva Couto / Sukarno Olavo Ferreira / Alvaro Vianna Teixeira).

 

 

 

 

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