Germano Maioli Penello.

O Show de Física, projeto idealizado pelo pesquisador Fuad Daher Saad (in memoriam), é um espetáculo constituído de demonstrações físicas que abordam os mais variados temas. O evento conta com monitores treinados para desenvolver uma performance lúdica, divertida, dinâmica, envolvente e interativa. A proposta é permitir que os alunos visitantes contextualizem, ampliem e estimulem o seu perfil científico. As apresentações ocorrem com a participação ativa da platéia, que a todo instante recebe estímulo para interagir entre si, com os apresentadores e com os equipamentos usados na demonstração do fenômeno físico. É desenvolvido um clima emocional, de suspense e curiosidade, a fim de gerar o aumento no interesse pela busca das explicações e dos significados subjacentes aos fenômenos físicos demonstrados.

Existe atualmente a necessidade de estimular jovens a seguir carreiras de áreas técnico-científicas. Isto se deve ao fato de que esses profissionais são responsáveis pelo desenvolvimento de novas tecnologias fundamentais para o progresso nacional. Este curso de impressão 3D tem como objetivo geral estimular estudantes superdotados de famílias de baixa renda oriundos da rede pública, selecionados pela organização não governamental Instituto Lecca / Programa Estrela Dalva, a seguir carreira profissional em áreas técnico-científicas. O curso ressalta a importância da interação de diversas áreas de conhecimento na elaboração de uma impressora 3D, um equipamento relativamente recente desenvolvido a partir de um ambiente extremamente interdisciplinar. Mais especificamente, este curso pretende estreitar os laços com a sociedade e estimular alunos de grande potencial acadêmico a se tornarem estudantes na UFRJ.

Neste projeto serão projetados e fabricados circuitos integrados CMOS para serem utilizados em projetos de ensino. O circuito integrado, após sua fabricação, será caracterizado em escolas técnicas e em laboratórios de eletrônica de cursos de graduação. Será proposta uma série de experimentos para que os alunos possam reproduzir as experiências sugeridas em um laboratório.

Existe atualmente a necessidade de estimular jovens a seguir carreiras de áreas técnico-científicas. Isto se deve ao fato de que esses profissionais são responsáveis pelo desenvolvimento de novas tecnologias fundamentais para o progresso nacional. Este curso de impressão 3D tem como objetivo geral estimular estudantes superdotados de famílias de baixa renda oriundos da rede pública, selecionados pela organização não governamental Instituto Lecca / Programa Estrela Dalva, a seguir carreira profissional em áreas técnico-científicas. O curso ressalta a importância da interação de diversas áreas de conhecimento na elaboração de uma impressora 3D, um equipamento relativamente recente desenvolvido a partir de um ambiente extremamente interdisciplinar. Mais especificamente, este curso pretende estreitar os laços com a sociedade e estimular alunos de grande potencial acadêmico a se tornarem estudantes na UERJ

Criação de uma rede internacional com pesquisadores brasileiros para a pesquisa em células solares de alta eficiência.

Usando uma analogia entre as propriedades ópticas e eletrônicas, proponho novos dispositivos optoeletrônicos nanoestruturados onde o confinamento eletrônico desempenha um papel importante nas transições ópticas - o detector de espelho de Bragg quântico (Quantum Bragg Mirror Detector - QBMD). As heteroestruturas semicondutoras assimétricas aqui propostas permitem a operação fotovoltaica e fotocondutiva para criar um fotodetector infravermelho versátil e aprimorado, que vem sendo desenvolvido apenas pelos grupos de pesquisa em que atuo. Este projeto permitirá o aprimoramento desses novos detectores com foco no desenvolvimento de tecnologia nacional e ajudará a continuar o desenvolvimento do estado da arte em dispositivos optoeletrônicos em que exploramos graus de liberdade adicionais na sintonização dos níveis de energia eletrônicos e das transições ópticas dos fotodetectores. 
Esta proposta visa fortalecer meu grupo experimental como ator internacional no projeto, fabricação e caracterização de dispositivos optoeletrônicos nanoestruturados. Dispositivos nanoestruturados já são responsáveis por grandes mudanças em nosso dia a dia. Transistores, lasers e câmeras térmicas são alguns exemplos de dispositivos e sistemas que não seriam possíveis de se obter analisando a matéria de uma forma clássica, e nesse ponto se incluem os fotodetectores nanoestruturados. A precisão e sensibilidade desses dispositivos é sem precedentes e muitos deles já produziram, e ainda produzem, grande impacto científico, econômico e social no mundo.

Universal CNPq 2021 - Grupos emergentes.

O projeto visa garantir a manutenção do bom funcionamento do programa de pós-graduação em Ensino de Física (PEF) durante e após o período de pandemia causada pelo COVID-19. Os recursos obtidos serão empregados de forma a manter a excelência das publicações e dos materiais educacionais desenvolvidos pelos docentes e discentes do PEF, facilitando e ampliando a disseminação do conteúdo educacional desenvolvido no programa. O segundo foco do projeto é voltado para garantir a adequação dos espaços físicos respeitando os protocolos de biossegurança quando o eventual retorno às atividades presenciais for autorizado pelas autoridades responsáveis. O curso de Mestrado Profissional em Ensino de Física (MPEF) possui nota 5 na última avaliação quadrienal da CAPES (nota máxima para cursos de mestrado). De um total de 95 cursos de mestrado na área de Ensino, o MPEF é um dos 9 programas com nota máxima, o que evidencia a distinção do corpo docente e discente do programa. A possibilidade de retorno ao modo presencial requer adequações biossanitárias que ainda não estão presentes nas salas, laboratório e secretaria do PEF. A implementação desse projeto assegurará que o PEF prossiga com o andamento dos trabalhos de alta qualidade desenvolvidos no programa (independentemente se o modo de funcionamento seja remoto, presencial ou híbrido), além de permitir a implementação das adequações requisitadas no Guia de ações de biossegurança para resposta à pandemia pela covid-19 no âmbito da UFRJ divulgado pela UFRJ em outubro de 2020.

O presente projeto visa garantir a manutenção do bom funcionamento do programa de pós-graduação em Ensino de Física (PEF) durante e após o período de pandemia causada pelo COVID-19. Os recursos obtidos serão empregados de forma a manter a excelência das publicações e dos materiais educacionais desenvolvidos pelos docentes e discentes do PEF, facilitando e ampliando a disseminação do conteúdo educacional desenvolvido no programa. O segundo foco do projeto é voltado para garantir a adequação dos espaços físicos respeitando os protocolos de biossegurança quando o eventual retorno às atividades presenciais for autorizado pelas autoridades responsáveis. O curso de Mestrado Profissional em Ensino de Física (MPEF) possui nota 5 na última avaliação quadrienal da CAPES (nota máxima para cursos de mestrado). De um total de 95 cursos de mestrado na área de Ensino, o MPEF é um dos 9 programas com nota máxima, o que evidencia a distinção do corpo docente e discente do programa. A possibilidade de retorno ao modo presencial requer adequações biossanitárias que ainda não estão presentes nas salas, laboratório e secretaria do PEF. A implementação desse projeto assegurará que o PEF prossiga com o andamento dos trabalhos de alta qualidade desenvolvidos no programa (independentemente se o modo de funcionamento seja remoto, presencial ou híbrido), além de permitir a implementação das adequações requisitadas no Guia de ações de biossegurança para resposta à pandemia pela covid-19 no âmbito da UFRJ divulgado pela UFRJ em outubro.

Solicitação de financiamento para o custeio do transporte para participar como convidado da conferência The World Conference on Laser, Optic Science Photonics

Neste projeto será fabricado um spin coater utilizando peças de um computador obsoleto (fonte de tensão e motor sem escovas retirados do disco rígido), um Arduino pro micro de 5V, um módulo ESC, um sensor de infravermelho reflexivo e um módulo bluetooth. Utilizaremos peças fabricadas por impressão 3D ou corte a laser para fazer o suporte do motor e o disco de suporte de amostra (chuck). Utilizaremos a técnica de controle PID para ajustar a rotação da amostra. A seleção de velocidade e tempo de rotação será feita por aplicativo para smartphone via comunicação Bluetooth.

Esta proposta visa aprimorar o estado da arte na fabricação de fotodetectores de infravermelhos de poços quânticos, obtendo um novo grau de liberdade no desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos inovadores. Dispositivos projetados através de cálculos oriundos da mecânica quântica já são responsáveis por grandes mudanças em nossa vida diária. Transistores, lasers e câmeras térmicas são exemplos de dispositivos e sistemas optoeletrônicos que não seriam possíveis de se obter analisando a matéria de maneira clássica. Os dispositivos nanoestruturados, que possuem propriedades sem precedentes, já produziram grande impacto científico, econômico e social no mundo. Com esta proposta, apresento um projeto de concepção, fabricação e caracterização de dispositivos optoeletrônicos nanoestruturados que permitirá que minha pesquisa continue liderando, a nível internacional, o desenvolvimento de uma nova classe de fotodetectores de infravermelho. Os dispositivos optoeletrônicos nanoestruturados aqui propostos são projetados a partir de uma analogia em cima de conceitos e fenômenos observados em óptica ondulatória. Um espelho de Bragg é um espelho construído com dielétricos de tal maneira que uma determinada faixa de comprimento de onda da luz incidente é refletida devido às interferências destrutivas que a onda incidente sofre ao incidir no espelho de Bragg. Nos estudos desenvolvidos em meu grupo, controlamos os estados eletrônicos do fotodetector utilizando as características ondulatórias do elétron. Desta maneira, sintonizamos interferências destrutivas ou construtivas do estado eletrônico desejado. Essa analogia permite que o conceito de espelho de Bragg, muito utilizado na óptica para controlar a reflexão e transmissão da luz (por exemplo, em coberturas dielétricos para lentes fotográficas), seja expandido para sintonizar a energia de confinamento do estado eletrônico num dispositivo optoeletrônico com características sem precedente.

Programa Redes de Pesquisa em Nanotecnologia no Estado do Rio de Janeiro.

Dispositivos optoeletrônicos são responsáveis por fazer a conversão da energia da radiação eletromagnética em eletricidade. Por exemplo, um fotodetector pode ser pensado como o coração de uma câmera fotográfica digital, convertendo a luz visível em corrente elétrica com aplicação de tensão elétrica externa, enquanto que em uma célula solar a incidência de luz é utilizada para a geração de energia elétrica.
A célula solar e o fotodetector, por serem compostos de um material semicondutor, têm seu funcionamento extremamente dependente da temperatura1-5. Pequenas variações de temperatura são suficientes para que se alterem significativamente as características do dispositivo tornando uma medida dificilmente reprodutível quando a temperatura não é controlada com precisão. A caracterização mais importante do dispositivo fotovoltaico é feita incidindo radiação (visível ou não) que, consequentemente, aumenta a temperatura do dispositivo a ser medido. Este aquecimento após a incidência de radiação apresenta efeito indesejado em um sistema de medida confiável. 
Por isto, ao caracterizar uma célula solar e um fotodetector, é fundamental que o sistema de caracterização tenha um mecanismo de controle da temperatura do dispositivo em avaliação. Sob minha orientação, o aluno de graduação de Engenharia Elétrica Raphael Queiroz desenvolveu um sistema de controle de temperatura (trabalho submetido para o XXII Congresso Brasileiro de Automática) utilizando uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre (Arduino) e um refrigerador de estado sólido por efeito Peltier, também conhecido como refrigerador termoelétrico (TEC). 
Com o sistema de controle de temperatura já em funcionamento e em etapa de finalização, solicito uma bolsa de iniciação tecnológica e uma bolsa de iniciação científica para construir uma estação de caracterização de propriedades elétricas de dispositivos optoeletrônicos que será utilizada em conjunto com o sistema de controle de temperatura já finalizado. Este projeto visa aprimorar as medidas elétricas desenvolvidas no laboratório de dispositivos optoeletrônicos do Instituto de Física da UFRJ.

Neste projeto de iniciação tecnológica, o aluno Carlos Junior Félix Rodrigues desenvolve um chopper óptico de baixo custo para ser utilizado no Laboratório de Dispositivos Semicondutores do Instituto de Física da UFRJ. Por ser de baixo custo, o projeto é desenvolvido com arduino, circuitos eletrônicos projetados pelo nosso grupo e peças de ABS modeladas digitalmente e fabricadas em uma impressora 3D.

Em optoeletrônica, mais especificamente na caracterização de dispositivos fotodetectores, a utilização de uma fonte de radiação eletromagnética modulada é indispensável. Uma das maneiras mais utilizadas para gerar uma fonte modulada é com a utilização de um chopper óptico. O chopper é um equipamento com um motor que gira uma lâmina com regiões opacas e transparentes para a radiação de interesse - se assemelha a um ventilador com pás regularmente espaçadas. Este projeto visa construir um chopper óptico de baixo custo com a utilização de um pequeno motor elétrico, uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre (Arduino) e peças impressas em uma impressora 3D.

Neste projeto desenvolvido em conjunto com o professor da UERJ Andrei G. H. Batisttel, o aluno Raphael F. Queiroz desenvolve um sistema de um controlador de temperatura com pastilha termoelétrica Peltier com o intuito de ser utilizado na caracterização de amostras semicondutoras. O controlador atua em um bloco de cobre onde a temperatura do bloco é controlada por algorítmos de PID e de aprendizagem de máquina (machine learning). O sistema utiliza um Arduino e circuitos desenvolvidos pelo nosso grupo na tentativa de tornar este sistema um equipamento a ser utilizado por outros grupos de pesquisa.

Este projeto, desenvolvido em conjunto com o médico Eduardo Sica Pinheiro (residente do Hospital Universitário Pedro Ernesto - HUPE), e com o prof. Wellington Wallace (CEFET - Nova Iguaçu), visa criar um programa de computador que possa interagir com o equipamento de endoscopia. Ao realizar o exame, o médico aciona a captura de imagem do exame por comando de voz.

We study self-organized structures induced on a silicon sample with aggregated Au and Ti atoms. The structures are induced by the incidence of an intense beam of keV Cs+ ions on Si initially covered with metallic thin films. Varying the synthesis conditions, we are able to study the evolution of silicon pits and mounds: their self-organization and collapse induced by ion beams. In our case, the synthesis path, far from equilibrium [Misbah2010], results in a variety of structures with dimension from ~10 nm to ~500 nm, and with different chemical compositions. The broadband infrared synchrotron radiation, combined with microscopy, is a valuable tool to study nanoscale Si-based surface structures [Bechtel2014,Herman2014]. [Bechtel2014] ?Ultrabroadband infrared nanospectroscopic imaging?, Betchtel et al., PNAS 20, 7191 (2014) [Hermann2014] ?Characterization of semiconductor materials using synchrotron radiation-based near-field infrared microscopy and nano-FTIR spectroscopy? P. Hermann et al., Opt Express. 22, 17948 (2014). [Misbah2010]?Crystal surfaces in and out of equilibrium: A modern view?, C. Misbah, et al., Rev. Mod. Phys. 82, 981 (2010).

Neste projeto, firmei parceria com a empresa americana MOSIS através do programa educacional (MOSIS Educational Program - MEP). O circuito final projetado tem uma área de 1.5 mm x 1.5 mm e contém osciladores em anel, flip-flops, MUX e portas lógicas digitais NOT, AND, NAND, OR, NOR, e XOR.