Doutorado, Mestrado, IC, TFC

Tenho orientado projetos de graduação nas modalidades de Iniciação Científica (IC) e Trabalho de Final de Curso (TFC) para estudantes vinculados aos cursos da UNICAMP. A Faculdade de possui um programa de pós-graduação classificado no nível máximo da CAPES (nível 7), com possibilidades de Mestrado (MS) e Doutorado (DR). Existem ainda projetos de Pós-Doutorado (PD). O desenvolvimento desses projetos (exceto TFC) conta com o suporte de bolsas de estudo, oferecidas através de Agências de Fomento à Pesquisa e da própria UNICAMP. Nesta página você encontra os temas de pesquisa que desenvolvo, nos quais tenho orientado estudantes em vários níveis. Temas não relacionados nessa página também podem ser assunto de projeto de pesquisa, caso em que peço que entre em contato comigo.

Espectroscopia Atômica
Mestrado e Doutorado

Astrofísica

Comprimentos de onda, classificação de níveis e linhas espectrais e taxas de transição são informações fundamentais em Astrofísica. Deles se pode obter a temperatura, a composição, a velocidade relativa e de rotação de objetos distantes estudados a partir de instrumentos instalados em observatórios em terra e no espaço. Há especial interesse no estudo dos espectros de átomos com carga nuclear até Z=26, correspondente ao Ferro.

Os resultados de nossas pesquisas sobre o enxofre sete vezes ionizado (Sulfur VIII) foram publicados em 2011 no "The Astrophysical Journal Supp. Ser." [1], fornecendo dados de interesse para iniciativas como o Emission Line Project que compila comprimentos de onda para o Observatório de Raios-X Chandra (observatório espacial da NASA), ou para a base de dados atômicos para astrofísica CHIANTI.

Nossa intenção é prosseguir na análise de átomos importantes para o plasma astrofísico no intervalo composto por magnésio, fósforo, enxofre, cloro e argônio.

O desenvolvimento de ferramentas computacionais e a realização de cálculos sofisticados incluindo efeitos relativísticos e polarização atômica são assuntos têm potencial para produzir excelentes Teses de Doutorado.

Espectroscopia dos gases nobres (com aplicações tecnológicas)

A pesquisa em gases nobres é importante para a física de lasers e para a pesquisa em fusão termonuclear controlada, que no futuro será usada para fins de geração de energia. Nosso trabalho se desenvolve no escopo de uma colaboração científica com os Professores Jorge Guillermo Reyna Almandos, Mónica Raineri e Mario Gallardo, do Centro de Investigaciones Opticas (CIOp) ), vinculado à Universidade Nacional de La Plata, Argentina.

Atualmente, o Engenheiro Eletricista e aluno de mestrado Raphael Akel Abrahão está estudando o íon de xenônio cinco vezes ionizado, presente no laser deste gás nobre.

Os projetos nessa área consistem na análise dos dados experimentais de um (MS) ou mais (DR) íons, o que deve gerar um conjunto de níveis e linhas espectrais identificados pela primeira vez. Para conhecer o resultado de um trabalho nesta área veja a referência Raineri et al. (2012).

Polarizabilidade Atômica

Quando um campo elétrico externo é aplicado em um átomo ou íon, sua distribuição eletrônica se altera. Em primeira ordem, esta distorção pode ser aproximada por um dipolo elétrico, o que pode ser calculado a partir de uma superposição de osciladores - correspondentes a transições de dipolo elétrico. Em nossos trabalhos mais recentes, nós desenvolvemos e aplicamos uma técnica em que os parâmetros que representam as diferentes interações energéticas foram modificados para se ajustar aos valores dos níveis experimentais, corrigindo o cálculo teórico. Nossa proposta é produzir uma tabela de valores de polarizabilidade para átomos com Z até 23 (Ferro) a partir da técnica que desenvolvemos, a qual tem apresentado bons resultados [1], [2].

Polarização do "Core" Atômico

A polarização atômica pode ocorrer devido ao campo elétrico dos elétrons do próprio átomo. É isto que ocorre quando um elétron é excitado a um nível de Rydberg e ocupa um orbital em que a nuvem eletrônica encontra-se afastada dos elétrons internos, aos quais chamamos de "core", ou caroço atômico. A partir do cálculo da polarizabilidade do caroço, é possível corrigir os valores dos elementos de matriz de dipolo elétrico para incluir os efeitos de polarização do "core". Esta correção tem demonstrado bons resultados, como pudemos observar em um trabalho recente que publicamos em colaboração com o grupo de espectroscopia do Centro de Investigaciones Opticas (CIOp), de La Plata, Argentina [3].

Plasma
Doutorado

Medida de Temperatura em Reatores de Fusão Nuclear

Plasmas são gases superaquecidos, eletricamente neutros, em que os átomos estão em estados ionizados e por isso o meio se tornou condutor elétrico. Ocorrem na natureza em ambientes como o sol, as estrelas e no interior das descargas atmosféricas; e ocorrem também em dispositivos elétricos como lâmpadas fluorescentes, lasers ou em reatores experimentais de fusão nuclear. Estes reatores, ao contrário dos reatores de fissão, não produzem os materiais radioativos que implicam em alto potencial de dano ambiental.

Reatores de fusão utilizam um plasma parecido com o que acontece no Sol e nas estrelas. Pesquisas neste sentido são desenvolvidas desde a década de 1960 e atualmente existem reatores experimentais de grande porte, em especial do tipo "tokamak", instalados em vários laboratórios pelo mundo. Na UNICAMP, temos um tokamak de pequeno porte instalado no Instituto de Física.

Pesquisadores já conseguiram obter um balanço de energia favorável, mas ainda existem vários problemas a serem vencidos antes que essa tecnologia possa ser usada em escala comercial. Um deles é a interface entre o plasma extremamente quente e as paredes do reator, da qual átomos são literalmente arrancados e lançados no plasma, razão pela qual é importante que sejamos capazes de medir os perfis de temperatura no interior de um tokamak, de modo a que sejamos capazes de avaliar as estratégias de solução deste problema.

Uma proposta de nosso grupo, apresentada em um simpósio de física do plasma em Praga em 2012 [4], envolve a observação da luz emitida por gases nobres intencionalmente introduzidos no plasma para esta finalidade. Gases como o criptônio são ideais para esta tarefa, pois possibilitam a observação de temperaturas da ordem dezenas de milhares de eletronvolts (centenas de milhões de 'graus' kelvin). Nosso objetivo é encontrar um grupo de transições atômicas do tipo dipolo magnético, cuja probabilidade de ocorrência é muito menor do que as de dipolo elétrico, mas que possuem a vantagem de poderem ser vistas na faixa visível do espectro eletromagnético - um benefício considerável quando se considera que as alternativas à esta técnica estão na faixa dos raios-X ou no ultravioleta do vácuo (entre 10 e 200 nm de comprimento de onda).

Um projeto de doutoramento nesta área envolve a montagem experimental, a realização de medidas, cálculos teóricos e a comparação com valores experimentais disponíveis. Os experimentos devem ser feitos no Brasil, mas é possível que sejam realizados experimentos pelo estudante em outros países, dependendo da evolução do projeto.

Laser
Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado

Laser de xenônio

Radiação laser com meio ativo de xenônio foi observada pela primeira vez nos laboratórios da Bell, em 1962. A montagem experimental consiste de um tubo capilar, preenchido com Xe e He a baixa pressão pelo qual se faz passar uma descarga elétrica pulsada. Esta descarga excita estados metaestáveis de íons de xenônio provocando a inversão da população, o que possibilita o amplificação na intensidade da luz devido à radiação estimulada, conforme previsto por A. Einstein em 1917. O sistema é composto do tubo de descarga, fonte de energia, circuito de disparo, cavidade ressonante, sistema de vácuo e sensores. A mesma montagem por ser utilizada para lasers de argônio e criptônio bem como fonte de luz espectroscópica para amostras gasosas em geral, permitindo a análise da composição de atmosferas específicas ou do gás de preenchimento de dispositivos como lâmpadas e componentes eletrônicos [5].

Eletromagnetismo
Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado

O eletromagnetismo é um da disciplina com uma péssima fama entre os alunos de graduação. Tida como difícil (EE521 e EE540 recebem quatro estrelas na classificação de dificuldade no Guia do GDA), merece a fama que tem porque os fenômenos eletromagnéticos não podem ser representados com uma linguagem matemática simples. Porém, vista de um ponto de vista fenomenológico, esta é uma disciplina lúdica, cujo aprendizado pode ser interessante e recompensador para o estudante. Vários projetos tem sido desenvolvidos com esse intuito nos últimos anos envolvendo simulações computacionais, a construção de dispositivos e a elaboração de modelos.
Compatibilidade Eletromagnética

Simulações computacionais de fenômenos eletromagnéticos possuem importantes aplicações em áreas como Compatibilidade Eletromagnética, Antenas, Radares e na estimativa de campos elétricos e magnéticos. Trabalhos neste sentido foram desenvolvidos por estudantes de IC sob minha orientação (com bolsa PIBIC), como a simulação da descarga de uma bobina de Tesla ou a simulação do que acontece em um objeto dielétrico quando um campo elétrico externo é aplicado (em andamento). Um projeto de mestrado que estou orientando trata de uma abordagem de problemas de Compatibilidade Eletromagnética (EMC) usando método conhecido como "Transmission Line Modeling" (TLM). Inúmeras possibilidades para assuntos de IC e mestrado, ou mesmo doutorado, se abrem quando focamos temas em EMC, muitas delas com importantes aplicações práticas.
Dispositivos

Entre os assuntos de iniciação científica que tenho orientado, um deles tratou da construção de uma bobina de Tesla e mereceu um Prêmio Inova de Iniciação à Inovação 2010, recebido pelo então estudante de Engenharia (hoje meu aluno de mestrado) Tiago Novaes Ângelo. A foto ao lado mostra um detalhe do dispositivo. Atualmente um projeto de IC de um aluno do segundo ano de Engenharia Elétrica tem como objetivo estudar os conceitos de eletromagnetismo através da construção de um receptor de rádio de ondas curtas valvulado. Esta frente de pesquisa possibilita estudos em compatibilidade eletromagnética, formação de descargas atmosféricas, problemas de aterramento, medidas de campos, entre outros.
Modelamento

Existem inúmeros problemas interessantes no eletromagnetismo para serem estudados. Um exemplo é o da Tese de Mestrado defendida em 2012 sob minha orientação que tratou de resolver uma contradição implícita no uso do Método das Imagens, introduzido em 1849 por Lord Kelvin. Em seu trabalho, o estudante Murilo Trindade de Oliveira, mostrou que a conexão de um fio terra em uma esfera metálica - citada em 90% dos livros didáticos como exemplo do Método das Imagens - distorce o campo elétrico de tal forma que a solução obtida por este Método não corresponde à solução correta do problema. O resultado foi publicado no "Journal of Electrostatics" em 2012 [6]. Há vários problemas de interesse prático e didático, como o do exemplo acima, que ainda esperam para ser analisados e que possuem potencial para gerar Teses interessantes.

Inteligência Artificial
Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado

Nosso projeto nessa área, em parceria com os Professores Ricardo Gudwin e Romis Attux, do Departamento de Controle e Automação da FEEC/UNICAMP, propõe o uso de conceitos de Inteligência Artificial para melhorar a tomada de decisão na área pública. O projeto de Tese de Mestrado do Engenheiro Eletricista e Psicólogo Clínico Tiago Novaes Angelo, sob nossa orientação, desenvolve uma ferramenta computacional de análise de textos que permite extrair informações relevantes sobre as opiniões de um número muito grande de indivíduos, através do que estes escrevem na Internet. Com informações obtidas diretamente dos cidadãos, gestores públicos terão melhores condições de decidir sobre políticas públicas e avaliar seus resultados. É uma forma de democracia direta, conhecida através dos textos de Pierre Levy como "ciberdemocracia".

Uma matéria do Jornal da UNICAMP de outubro de 2014 contém mais informações sobre esta linha de pesquisa.

TFC
EA006: Trabalho de Final de Curso

Os assuntos acima e outros que integram diferentes disciplinas do curso de engenharia elétrica podem ser usados para a preparação de um Trabalho de Final de Curso. O importante é que o tema envolva vários assuntos vistos durante o curso. Se você está pensando em algum assunto diferente destes, venha conversar para que possamos estudar as possibilidades de orientação.