Introdução às técnicas de astrofotografia

DIAS, Luiz Ravell Andre Antônio¹; VELTEN, Hermano Endlich Schneider¹
¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP, Ouro Preto, MG, Brasil. E-mail: luiz.antonio@aluno.ufop.edu.br

A Astrofotografia contempla um conjunto de técnicas fotográficas que visam capturar detalhes e
informações de objetos celestes muito distantes. Por meio dela, podemos observar aspectos impossíveis de
serem vistos a olho nu. Contudo, produzir Astrofotografias de alta qualidade não é tão simples quanto
capturar um fenômeno terrestre. Em geral, a luz proveniente dos objetos celestes é muito fraca, o que
demanda longos tempos de exposição. Isso torna as capturas suscetíveis a ruídos indesejáveis de diversas
fontes. Para contornar esses problemas, utiliza-se o empilhamento de muitas capturas de imagens do
mesmo objeto. A utilização de imagens de calibração também se faz necessária para a detecção e eliminação de ruídos. Após coletar as imagens, é necessário submetê-las a alguns processos, como o pré-processamento, que realiza o empilhamento das capturas e melhora a qualidade da informação ao subtrair ruídos, e o pós-processamento, etapa na qual os dados são editados visando destacar determinadas características do objeto fotografado. Podemos classificar as técnicas de Astrofotografia de acordo com o tipo de objeto capturado e até mesmo pelo tipo de equipamento. Entre elas, destacam-se as capturas de amplo campo, as lunares, as solares, as planetárias, as de céu profundo (deep sky), que abrangem nebulosas, galáxias, aglomerados estelares e cometas, além do tipo star trail (rastros de estrelas), no qual observamos as trilhas deixadas pelas estrelas, evidenciando o movimento de rotação da Terra. Neste trabalho, objetiva-se apresentar diferentes técnicas de Astrofotografia, evidenciando os respectivos detalhes e particularidades. Além da discussão técnica, serão apresentadas Astrofotografias de diferentes corpos celestes, resultados estes obtidos a partir da observação do céu em Ouro Preto. Com isso, objetiva-se despertar o interesse pela Astrofotografia, ampliar a divulgação científica e aproximar o público do universo. Os resultados deste trabalho são consequência de projetos desenvolvidos no grupo PET-Física da UFOP e do projeto de extensão em Astronomia da UFOP, intitulado “Divulgando Astronomia: do Observatório da Escola de Minas ao litoral do Espírito Santo”, ações financiadas PET/FNDE/MEC e CNPq.

 

Pesquisa no grupo de Física Aplicada da UNAL: Caracterização e padronização voltadas para a indústria

Castro, Juan S.¹; Almanza, Ovidio¹; Gámez, Miguel E.¹; Suárez, Leonardo¹; Cruz, Carlos A.¹; Ospina, Carol J.¹; Giraldo, Valentina; Acosta, Manuel F. 

¹Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia (UNAL), Bogotá, Colombia

mail: jcastromi@unal.edu.co, oaalmanzam@unal.edu.co, megamezl@unal.edu.co, lsuarezs@unal.edu.co, ccruzu@unal.edu.co, cjospinau@unal.edu.co, vagiraldob@unal.edu.co, mafacostahu@unal.edu.co 

 Se apresenta o estado da arte do grupo de física aplicada de EPR da UNAL, destacando seu trabalho no desenvolvimento de materiais para a indústria. Se apresenta o estudo da padronização de produção de ZnO para garantir um tamanho de grão predeterminado e sua aplicação em semicondutores e processos fotocatalíticos.  Apresenta também estudos na área de altermagnetismo, que combina propriedades do ferro e antiferro magnetismo, incluindo a caracterização de materiais com potencial para exibir essas propriedades e suas possíveis aplicações na spintrônica .  Aborda ainda o estudo de vidros de fosfato para sua produção e caracterização com vistas ao desenvolvimento de dispositivos ópticos. Por fim, descreve o desenvolvimento de uma biblioteca de programação para o estudo de espectros de EPR, utilizando técnicas recentes de otimização em Python.

 

 

ESTUDO DE PRIMEIROS PRINCÍPIOS DOS FENÔMENOS INDUZIDOS POR DEFEITOS E PRESSÃO EM DICALCOGENETOS DE TUNGSTÊNIO

CURVELO, Igor F. ¹; MATOS, Matheus J. S.¹

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil
E-mail: igor.curvelo@aluno.ufop.edu.br; matheusmatos@ufop.edu.br;

As pesquisas em dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) têm revelado oportunidades
notáveis para aplicações em optoeletrônica, spintrônica e valetrônica [1]. Em particular, o disseleneto
de tungstênio (WSe2) e o dissulfeto de tungstênio (WS2) apresentam propriedades eletrônicas,
vibracionais e ópticas singulares, que podem ser moduladas por perturbações externas ou defeitos
estruturais. Nesse contexto, destaca-se o efeito Zeeman de vale, resultante da quebra da
degenerescência dos vales eletrônicos em K e K’ sob interações magnéticas, fortemente influenciado
pela presença de dopantes metálicos de transição. Estudos recentes de magnetofotoluminescência
em monocamadas de WSe2 dopadas com vanádio reportaram fatores g excitônicos gigantes (−27 a
−69 a 4 K), evidenciando o impacto dos átomos de V como centros magnéticos localizados [2]. O
WS2 por outro lado, tem atraído crescente interesse por suas propriedades vibracionais e eletrônicas
singulares. Seus modos Raman de alta e baixa frequência evoluem do regime monocamada ao bulk,
permitindo contagem de camadas, demonstrando o papel da interação amostra-substrato, análise de
acoplamento intercamada e detecção de efeitos de tensão, dopagem ou substrato [3-5]. Neste
trabalho, empregamos a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para investigar as respostas
estruturais, eletrônicas e magnéticas desses TMDs sob diferentes perturbações. Para o WSe2,
exploramos os efeitos da dopagem substitucional com V em sistemas monocamada, bicamada e bulk
submetidos a pressões externas (2–10 GPa), buscando compreender a relação entre campos
magnéticos locais, acoplamento spin–órbita e divisão de vales. Para o WS2, analisamos o papel de
defeitos como vacâncias e adsorção de moléculas, com ênfase em sua influência sobre modos
Raman ativos e sobre a estrutura eletrônica. Os cálculos foram realizados com os pacotes VASP,
incluindo correções de dispersão e DFT+U quando necessário. Os resultados obtidos oferecem
novos insights sobre a engenharia de TMDs induzida por defeitos e pressão, ampliando a
compreensão da física de vale. Este estudo contribui para futuras aplicações em valetrônica e
spintrônica, destacando a possibilidade de controle preciso dos estados de vale e suas transições
ópticas em TMDs.

 

 

ENSINAR E INCLUIR: Jogos digitais como ferramentas mediadoras da aprendizagem no ensino de Física para estudantes com transtorno do espectro autista (TEA)

ASSIS, Cristiano Carlos Borges de¹; CARVALHO, Edson José de²

¹Mestrado Profissional em Ensino de Ciências, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, MG,
Brasil; ²Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil
E-mail: cristiano.assis@aluno.ufop.edu.br; carvalho@ufop.edu.br;

A presente projeto de pesquisa justifica-se pela necessidade de repensar o ensino de Física no Ensino Médio,
diante das demandas por práticas pedagógicas mais inclusivas, significativas e equitativas. Tradicionalmente
caracterizada por metodologias teóricas, abstratas e pouco contextualizadas, a disciplina de Física tende a
se afasta das vivências concretas dos estudantes, o que contribui para torna-la inacessível a muitos deles.
Esse distanciamento se amplia quando consideramos os alunos com deficiência, especialmente aqueles com
Transtorno do Espectro Autista (TEA). Isso ocorre porque, “o processo de aprendizagem dos alunos com TEA
é longo e necessita de auxílio de um mediador para oferecer condições e instrumentos adequados para cada
aluno de acordo com suas especificidades” [1]. A pessoa com autismo apresenta tendência a manter rotinas;
resistência frente a mudanças; dificuldades na compreensão da linguagem falada, comprometimento em
seguir orientações verbais e possuem interesses restritos [2]. Diante das especificidades do Transtorno do
Espectro Autista e dos desafios que essa condição impõe ao processo de escolarização, torna-se essencial
a adoção de práticas pedagógicas que reconheçam e respeitem as singularidades destes estudantes. Nesse
contexto, os jogos digitais surgem como ferramentas pedagógicas mediadoras da aprendizagem, por meio
de estratégias interativas, visuais e lúdicas. Sua flexibilidade permite adaptações individualizadas, além de
oferecer feedback em tempo real, facilitando a construção de habilidades acadêmicas e cognitivas de maneira
significativa [3]. Assim, busca-se responder à seguinte questão norteadora: qual é o impacto da utilização de
jogos digitais no ensino de Física para estudantes com Transtorno do Espectro Autista em contextos de
educação inclusiva? Para isso, esta pesquisa, de abordagem qualitativa e caráter exploratório, será
desenvolvida por meio de um estudo de caso em uma escola pública de Ensino Médio localizada em Minas
Gerais. Espera-se, a partir dos dados coletados, avaliar de que maneira o uso de jogos digitais no ensino de
Física contribui para o processo de ensino e aprendizagem de alunos com TEA, examinar as potencialidades
pedagógicas desses recursos no ensino inclusivo de Física, identificar estratégias metodológicas baseadas
em jogos digitais que favoreçam o engajamento e a participação desses estudantes e, por fim, verificar os
efeitos dessa prática sobre o desempenho, a interação social e a construção de sentido no aprendizado de
Física por alunos com TEA.

 

 

DESVENDANDO AS PROPRIEDADES FÍSICAS E ESTRUTURAIS DE MINERAIS ESTRATÉGICOS CONTENDO LÍTIO - PARTE 2: ANÁLISE QUANTITATIVA E CRISTALOQUÍMICA

OLIVEIRA, Guilherme R. L. de¹; ANDRADE, Marcelo Barbosa de ¹; MARQUES, Eduardo Duarte ²

 

¹UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto
² CPRM – Serviço Geológico Brasileiro

E-mail: guilherme.oliveira@ufop.edu.br; marcelo.barbosa@ufop.edu.br; eduardo.marques@sgb.gov.br

O presente trabalho consiste na realização de análises quantitativas da amostra de pegmatito provenientes do vale do Vale Jequitinhonha, município de Araçuaí/MG, fornecida pelo Serviço Geológico Brasiliero (CPRM). As investigações tiveram como foco uma espécie mineral rica em lítio —espodumênio (LiAlSi2O6). A caracterização das fases minerais associadas foi realizada, levando em conta a origem do pegmatito, rocha de natureza ígnea. A análise inicial dos dados coletados por difração de raios X (DRX), foi processada utilizando o software Qualx2. A identificação e a determinação das proporções dos minerais obtida foi: espodumênio (26%), albita (56%), quartzo (14%) e muscovita (4%). Atrelada a identificação qualitativa de DRX, o método de refinamento Rietveld, foi realizado utilizando o software GSAS-II, o que possibilitou o aprimoramento na identificação dos picos de difração das fases cristalinas. A análise por espectrometria Raman, processada pelo software CrystalSleuth, permitiu a correlacionar os picos característicos das estruturas cristalinas com as ligações químicas específicas de cada mineral. Adicionalmente, visando uma melhor compreensão das propriedades físicas do espodumênio, determinou-se sua densidade através do Princípio de Arquimedes, obtendo-se o valor de 3,0±0,1 g/cm³.Os resultados obtidos ao longo da pesquisa contribuíram para a compreensão mineralógica dos pegmatitos da Província Oriental do Brasil e reforçaram a importância da integração de métodos analíticos na caracterização de minerais estratégicos de lítio.

 

O estudo da interação intermolecular entre moléculas orgânicas e íons metálicos para aplicação em sensor químico fluorescente

 

Martins, Ana Luísa; Cazati, Thiago

Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto

mail: Ana.lbm@aluno.ufop.edu.br

Os sensores fluorescentes devido a sua simplicidade operacional, elevada especificidade e baixos limites de detecção vem se mostrando como uma alternativa promissora para o sensoriamento químico. Este estudo tem como objetivo investigar o potencial de moléculas (Benzotiadiazolil)triazol, BTD-triazol, na formação de complexos com íons metálicos, visando sua aplicação como sensores fluorescentes para o reconhecimento de metais. Ao interagir essas moléculas orgânicas com íons metálicos percebe-se alterações em suas propriedades optoeletrônicas. Neste trabalho, foram preparadas e caracterizadas as soluções de (benzotiadiazolil)triazol, (BTD)derivados de triazol, para serem utilizadas como material fluorescente nos sensores para reconhecimento de íons metálicos. As propriedades fotofísicas das moléculas de BTD, como a eficiência quântica de fluorescência, deslocamento de Stokes e tempo de vida do estado excitado, que foram caracterizadas por meio da espectroscopia de absorção, fluorescência estacionária e resolvida no tempo. Desta forma, foram preparados soluções da BTD-triazol utilizando tolueno como solvente, as quais foram feitas análises preliminar das propriedades fotofísicas.

 

 

Uma investigação via teoria de grupos da relação entre as partículas fundamentais, suas interações e as simetrias da natureza

Sena, Cauã M. S.¹; Gomes, André H.¹

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil

mail: caua.sena@aluno.ufop.edu.br, andre.gomes@ufop.edu.br;

Entende-se, matematicamente, simetria como a invariância de um sistema sob determinada transformação e o estudo de simetrias tem profunda relação com as partículas fundamentais da natureza. Este trabalho concentra-se em analisar como essa relação se estabelece através das interações das partículas com as simetrias presentes na natureza via Teoria de Grupos. A Teoria de Grupo se revela como uma poderosa ferramenta matemática que busca descrever e classificar as partículas construindo, assim o Modelo Padrão. Os grupos são conjuntos de objetos matemá ticos que seguem 4 axiomas: Fechamento, Associatividade, Elemento Identidade e Elemento Inverso. Como centro deste trabalho abordam-se os Grupos de Lie, que descrevem simetrias contínuas, e utiliza-se a Álgebra de Lie para analisar as trans formações realizadas por eles em termos de seus geradores. Encontram-se presentes neste trabalho os grupos SO(2) e U(1) como exemplificadores de rotações em 2D e no plano complexo, respectivamente, e como estes dois grupos descrevem a mesma transformação porém em objetos diferentes, o que leva o nome de isomorfismo; o grupo U(1) como um grupo de simetria de calibre para a análise da Teoria de Cali bre e da lagrangiana que descreve a propagação livre de campos; a álgebra do grupo SU(2) para estabelecer uma relação direta com a Mecânica Quântica e permitir uma primeira classificação das partículas de acordo com o seu spin e, por fim, o grupo de Lorentz, SO(1,3), e suas representações como uma base para a classificação mais completa das partículas no domínio relativístico.

 

 

CRESCIMENTO DE MONOCRISTAIS E PRODUÇÃO DE MODELOS ESTRUTURAIS POR IMPRESSÃO 3D

Silva, Diovana. M.¹*, Andrade, M. B.¹, Silva, T. R. G.¹; Bezzon, V. D. N.¹
¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, MG, Brasil.

* e-mail: diovana.silva@aluno.ufop.edu.br

Neste trabalho, foi realizado o crescimento de monocristais pertencentes aos sistemas cristalinos
monoclínico, hexagonal e trigonal, seguido pela caracterização estrutural por difração de raios X (DRX), com
o desenvolvimento e produção de modelos estruturais por impressão 3D, com o objetivo de utilizar tais
modelos no ensino de cristalografia e da técnica de DRX, correlacionando, portanto, pesquisa e ensino. Para
o crescimento dos monocristais foram utilizados os precursores sulfato de cobre pentahidratado, tiossulfato
de sódio e nitrato de sódio, tendo sido monitoradas variáveis como temperatura, concentração do soluto,
solubilidade em diferentes temperaturas e tipo de suporte para suspensão das sementes. Após a
cristalização, foi realizada a caracterização estrutural das amostras cristalizadas por meio da DRX, com a
identificação das fases formadas usando o programa QualX2. Com a identificação de cada uma das
estruturas formadoras dos monocristais, foram obtidos os arquivos Crystallographic Information Framework
(CIF) referentes aos modelos para obtenção dos parâmetros estruturais. Esses dados foram usados para
gerar modelos digitais, os quais foram impressos por impressão 3D em resina. Esses modelos possibilitam
uma visualização tátil e espacial das estruturas cristalinas, sendo úteis em contextos educacionais e de
divulgação científica. Observamos que o método empregado permitiu a reprodução confiável de estruturas
cristalinas podendo ser utilizados para fins didáticos. A experiência evidenciou a importância do controle
experimental no processo de cristalização e demonstrou como a integração entre métodos e tecnologias
modernas pode ampliar o alcance do ensino de conceitos estruturais em ciência dos materiais.

 

Supressão de Fluorescência em Sistemas Benzazol-Fulereno: Efeitos Eletrônicos e Estruturais na Transferência de Carga

OLIVEIRA, Dione da Costa¹; POSTACCHINI, Bruna Bueno¹; VIEIRA, André A.²; CAZATI, Thiago¹ 

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, RS, Brasil; ²Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, UFBA, Salvador, MG, Brasil

mail: dione.oliveira@aluno.ufop.edu.br;

Este estudo investiga as interações fotofísicas entre 4,7-bis(feniletinil)[2,1,3]benzotiadiazol (BST) e 4,7-bis(feniletinil)[2,1,3]benzoselenodiazol (BSe) com espécies de fulereno (C60 e PyC60) em solução de tolueno, empregando espectroscopia de absorção, fluorescência em estado estacionário e fluorescência resolvida no tempo. A eficiência de supressão da fluorescência, avaliada por meio das constantes de Stern–Volmer (Ksv), revelou que o sistema BST–PyC60 apresentou a maior supressão (Ksv = 7860,5 L·mol⁻¹), seguido por BST–C60 (Ksv = 3222,9 L·mol⁻¹). Para o BSe, foram observados valores de Ksv menores: 4924,5 L·mol⁻¹ (BSe–PyC60) e 2075,7 L·mol⁻¹ (BSe–C60). A supressão da fluorescência de BST e BSe pelos derivados de fulereno foi atribuída ao mecanismo de transferência de elétrons. A análise do alinhamento dos níveis de energia demonstrou que o LUMO mais alto do BST (–2,25 eV), em comparação com C60 (–3,83 eV) e PyC60 (–4,14 eV), facilitou a transferência de elétrons — especialmente com PyC60, devido ao maior desnível energético. Em contraste, o LUMO mais baixo do BSe (–2,67 eV) reduziu essa diferença de energia, resultando em uma supressão menos eficiente. A maior afinidade eletrônica do PyC60 melhorou ainda mais a eficiência de supressão para ambas as moléculas. Comparações com derivados de 2-metil-benzotriazol [1] mostraram menor eficiência de supressão para BST e BSe (Ksv = 3.222,9–7.860,5 L·mol⁻¹) em relação ao BTZ (Ksv = 4.960–15.650 L·mol⁻¹), apesar de apresentarem mecanismos de transferência de carga semelhantes. Essa diferença destaca o papel dos fatores estruturais: as cadeias laterais do BTZ aumentam a acessibilidade ao supressor, enquanto as substituições por enxofre/selênio em BST/BSe limitam parte dessas interações.Esses resultados ressaltam o papel crucial do desenho molecular (por exemplo, substituintes e estrutura eletrônica) na otimização da supressão de fluorescência em sistemas benzazol–fulereno, destacando a superioridade do PyC60 como supressor. As conclusões fornecem subsídios para o desenvolvimento de sistemas supramoleculares voltados a aplicações optoeletrônicas.

 

 

OTIMIZANDO O ENTENDIMENTO DE MATERIAIS NA CONFECÇÃO DE PEÇAS UTILIZANDO CRISTALOGRAFIA E IMPRESSÃO 3D.

FERNANDES, Nayara

Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP, OuroPreto, MG, Brasil

mail: nayara.ff@aluno.ufop.edu.br 

O presente trabalho teve como objetivo analisar a relação entre a estrutura cristalina dos materiais e o desempenho de peças obtidas por manufatura aditiva, com ênfase no processo de impressão tridimensional (3D). Inicialmente, foram estudados fundamentos de cristalografia, de modo a compreender a influência da organização atômica sobre propriedades físicas e mecânicas relevantes para a confecção de componentes. Em seguida, foram conduzidos análises e experimentos relacionados à seleção de materiais e parâmetros de impressão, com foco na obtenção de peças mais funcionais. Os resultados indicaram que a consideração de aspectos cristalográficos no planejamento do processo de manufatura aditiva contribui para uma maior previsibilidade no comportamento estrutural e para a otimização da qualidade final das peças produzidas. A partir dessas observações, conclui-se que a integração entre cristalografia e impressão 3D constitui uma estratégia eficaz para o aprimoramento do desenvolvimento de materiais e para a expansão de aplicações tecnológicas em diferentes áreas industriais.

 

 

Uma introdução ao modelo padrão da física de particulas

Barros, Victor¹; Gomes, André¹

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Outo Preto, MG, Brasil

E-mail: Victor.mb@aluno.ufop.edu.br

O Modelo Padrão das Partículas Elementares é uma estrutura teórica que descreve as interações fundamentais da natureza e os constituintes mais elementares da matéria. Neste trabalho, investigamos modelos simples de campos clássicos com o objetivo de compreender aspectos fundamentais do Modelo Padrão. Embora esse modelo descreva campos quânticos, a análise de sistemas clássicos fornece uma base intuitiva para sua estrutura e interações. Em particular, estudamos o campo escalar complexo como uma aproximação inicial do campo de Higgs e analisamos a equação de Dirac para férmions sem massa, destacando a importância da helicidade na formulação lagrangiana do Modelo Padrão. Também examinamos a interação entre campos de matéria e o campo eletromagnético via acoplamento mínimo, um ingrediente fundamental do Modelo Padrão. Além disso, estudamos o mecanismo de quebra espontânea de simetria que faz com que o campo de Higgs dê massa às demais partículas e o campo de Yang-Mills, responsável por nos dar um vislumbre dos demais campos de calibre além do eletromagnético, no caso, os campos dos bósons W± e o Zº da interação fraca em especial, referentes a decaimentos radioativos fracos, e o Glúon, responsável pela estabilidade nuclear. Futuramente ainda estudaremos o campo de Higgs como um dubleto e, com isso, poderemos aplicar a quebra espontânea de simetria nos campos de Yang-Mills. Assim também poderemos ver que o decaimento beta (ou decaimento fraco) somente afeta partículas de helicidade esquerda. E, por fim, teremos a lagrangiana do Modelo Padrão completa.

 

 

ESTUDO IN SILICO DE PROPRIEDADES ELETRÔNICAS E VIBRACIONAIS DE GRAFENO DOPADO COM BORO VIA DFT

SANTIAGO, Fellipe¹; MATOS, Matheus¹; CARVALHO, Bruno²

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil; ²Departamento de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), UFMG, Natal, RN, Brasil;
E-mail: fellipe.santiago@aluno.ufop.edu.br; matheusmatos@ufop.edu.br; brunorc@fisica.ufrn.br;

Este trabalho tem como objetivo investigar, por meio de simulações computacionais fundamentadas na Teoria
do Funcional da Densidade (DFT), os efeitos estruturais, eletrônicos e vibracionais da dopagem com boro em
monocamadas de grafeno. Desde sua descoberta, o grafeno tem se destacado por apresentar elevada
mobilidade eletrônica, alta resistência mecânica, excelente condutividade térmica e ótica, além de
propriedades quânticas singulares, mas sua ausência de bandgap limita aplicações em dispositivos
semicondutores [1,2]. A dopagem substitucional com átomos de boro representa uma alternativa promissora
para modificar a rede cristalina, induzir a abertura de gaps eletrônicos e alterar modos normais de vibração,
que podem ser diretamente monitorados por espectroscopia Raman [3]. No presente estudo, os cálculos já
estão sendo realizados: etapas de otimização estrutural e determinação de estruturas de bandas estão em
andamento no pacote VASP, reconhecido por sua precisão em sistemas periódicos [4], enquanto a
caracterização vibracional será conduzida via DFPT utilizando o software Quantum ESPRESSO aliado ao
plugin QERaman, possibilitando a simulação detalhada dos espectros Raman [5]. Posteriormente, os
resultados serão comparados a dados experimentais fornecidos por grupos colaboradores, em especial da
UFRN, com o intuito de validar os modelos teóricos propostos. O projeto conta com suporte computacional
do CENAPAD-SP e do cluster Dínamo (UFOP). Espera-se como contribuição a consolidação de modelos
teóricos confiáveis para a interpretação de assinaturas espectroscópicas e o avanço do entendimento dos
efeitos da dopagem em materiais bidimensionais, com potencial aplicação em sensores ópticos e dispositivos
nanoeletrônicos.

 

 

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE TINTA DE NANOTUBOS DE CARBONO E NANOCELULOSE PARA APLICAÇÃO EM SENSORES DE UMIDADE

SIQUEIRA, Andreza¹; SOUZA, Wflander¹; MATOS, Rayssa¹; ORNELAS, Vinicius²; LAUDARES, Cláudio²; COLLA, Thiago¹, SILVESTRE, Ive¹; BARBOZA, Ana Paula¹

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil; ²CTNano, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG, Brasil
E-mail: andreza.siqueira@aluno.ufop.edu.br

A crescente demanda por sensores de umidade em diversas áreas tem impulsionado a busca por
nanomateriais com propriedades avançadas, sustentáveis e de baixo custo [1]. Nesse contexto, a
nanocelulose TEMPO-oxidada (TOCNF) e os nanotubos de carbono (NTCs) destacam-se como
nanomateriais promissores para esse tipo de aplicação. A TOCNF por ser um material sustentável, abundante,
acessível e sensível ao vapor de água e os NTCs por apresentar propriedades elétricas e mecânicas
singulares [2]. No entanto, a característica hidrofóbica dos nanotubos de carbono, não funcionalizados, e a
tendência à aglomeração dificulta a dispersão desse material em solventes e matrizes hidrofílicas. Nesse
aspecto, a utilização da nanocelulose TEMPO-oxidada como material dispersante eficaz favorece a
homogeneidade das soluções e contribui para um bom desempenho dos sensores de umidade. Neste
trabalho, investigou-se a interação entre nanocelulose TEMPO-oxidada e nanotubos de carbono de paredes
múltiplas não funcionalizados, visando a formação de filmes obtidos em diferentes condições, destinados à
aplicação em sensores de umidade [3]. Os filmes foram caracterizados por técnicas de Microscopia de
Varredura por Sonda e por medidas elétricas (curvas de corrente x tensão DC). Os resultados mostraram que
a TOCNF promoveu uma dispersão eficaz dos nanotubos de carbono, resultando em soluções visualmente
homogêneas. As análises elétricas indicaram que a resistência dos sensores apresentou variações
significativas na presença de umidade. O fenômeno observado pode ser explicado pela mobilidade de íons
de sódio presentes na TOCNF e por sua interação com os NTCs. Além do mais, verificou-se que a proporção
de fibras de celulose:nanotubos de carbono influencia, diretamente, a sensibilidade dos dispositivos,
alcançando valores de até 155% em tintas com razão mássica de 1:2.

 

ESTUDO DAS PROPRIEDADES FOTOFÍSICAS DE MOLECULAS ORGÂNICAS FLUORESCENTES PARA OTIMIZAÇÃO FOTOVOLTAICA  

 

Lucas de Paula Silva¹, Arthur Felipe Zito Santos¹, Prof. Dr. André Vieira², and Prof.Dr. Thiago Cazati¹

¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP; ²Instituto de Química, Universidade Federal de Bahia - UFBA

lucas.silva5@aluno.ufop.edu.br

 

A busca por fontes sustentáveis de energia tem impulsionado o desenvolvimento de células solares
orgânicas de heterojunção, visando à conversão eficiente de energia luminosa em energia elétrica. Este trabalho concentrou-se na compreensão e manipulaçãoo de processos optoeletrônicos em diferentes escalas de tempo, fundamentais para melhorar o desempenho dessas células. Destaca-se a camada ativa, composta por um semicondutor orgânico π-conjugado como doador de carga 4, 7-bis((4-(dodecyloxy) -3-nitrophenyl)ethylnyl)benzol[c][1, 2, 5]oxadiazole (4e) como doador. Este trabalho também teve como objetivo estudar a interaçãoo intramolecular entre Buckminsterfulereno (C60) e moléculas de 4e, explorando técnicas espectroscópicas fluorescentes. O objetivo foi analisar o potencial desses materiais para aplicações em camadas fotoativas de dispositivos eletrônicos conversores de energia.

Diversas técnicas espectroscópicas fluorescentes foram utilizadas para investigar a interaçãoo, incluindo espectroscopia de fluorescência em estado estacionário e espectroscopia de fluorescência resolvida no tempo. A escolha dessas técnicas permitiu uma análise abrangente das propriedades intermoleculares, fornecendo uma conc. Os resultados foram analisados em termos da eficiência da transferência fotoinduzida de elétrons e sua influência nas propriedades ópticas. Essa análise forneceu informações cruciais sobre a viabilidade desses materiais como camadas ativas em dispositivos de conversão de energia.

Ao concluir o estudo, os resultados demonstraram uma alta constante de extin ̧çãoo de Stern-Volmer (1012), confirmando uma transferência de carga eficiente para C60. O tempo de vida consistente do estado excitado (τ = 2.52ns) da mol ́ecula doadora em diferentes concentrações de C60 indicou ainda um mecanismo de extinção estática, provavelmente devido à formação de complexos no estado
fundamental. Essas descobertas fornecem insights cíticos sobre as interações doador-aceitador para otimização fotovoltaica. Trabalhos futuros explorarão sistemas moleculares adicionais e engenharia de processos para melhorar o desempenho do dispositivo.

 

 

Inesperado aumento da eficiência quântica de fluorescência em compostos à base de isoxazolina e carbazol

DOS SANTOS, Gerson¹; MERLO, Aloir A. ²; MATOS, Matheus J. S.¹; CAZATI, Thiago ¹; POSTACCHINI, Bruna B.¹
¹Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP, Ouro Preto, MG, Brasil
¹Departamento de Química Orgânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil

E-mail: gerson.santos@aluno.ufop.edu.br

Compostos orgânicos à base de carbazol têm despertado grande interesse para aplicação em dispositivos
optoeletrônicos devido à sua versatilidade química e às propriedades fotofísicas [2]. Muitos derivados de
carbazol apresentam elevada estabilidade térmica, coeficiente de absorção molar da ordem de 104
L·mol−1·cm−1 [3-4-5], absorção e fluorescência na região do UV–Vis, além de atuarem como transportadores de
buracos em OLEDs. Neste trabalho foram investigadas as propriedades fotofísicas de derivados
carbazol/isoxazolina contendo quatro radicais distintos: fenil (1a), clorofenil (1b), bromofenil (1c) e aldeído
(1g). Os espectros de absorção dos compostos em acetonitrila (10−5 mol·L−1) apresentaram bandas em 233,
289 e 330 nm, enquanto o espectro de fluorescência exibiu emissão em 342 nm, atribuída ao núcleo carbazol
[1-6]. As propriedades fotofísicas desse cromóforo incluem coeficiente de absorção molar de ~104 L·mol−1·cm−1
em λ = 290 nm, deslocamento de Stokes de 970 cm−1 e tempo de vida do estado excitado de 7 ns, valores
mantidos em todos os derivados. Para o composto contendo grupo aldeído (1g) foram observadas bandas
adicionais sobrepostas às transições características do carbazol, tanto nos espectros de absorção quanto de
emissão. Um achado notável foi o aumento significativo da eficiência quântica de fluorescência após
irradiação em 290 nm. As variações observadas corresponderam a aumentos de 2,1 vezes para 1a, 3,4 vezes
para 1b e 4,6 vezes para 1g. Adicionalmente, foi conduzido um ensaio após a oxidação da isoxazolina, que
se converte em isoxazol. Os derivados oxidados clorofenil (2b) e bromofenil (2c) apresentaram espectros de
absorção e fluorescência semelhantes aos das isoxazolinas, mas com deslocamento do máximo de emissão
para maiores comprimentos de onda. Os deslocamentos de Stokes foram de 1520 cm−1 para (2b) e 1770 cm−1
para (2c). Diferentemente das isoxazolinas, os compostos oxidados não exibiram aumento da eficiência
quântica de fluorescência induzida pela radiação UV, indicando que a mobilidade conformacional da
isoxazolina é essencial para esse fenômeno. A capacidade de modular propriedades fotofísicas, em especial
a eficiência quântica de fluorescência, representa uma oportunidade promissora para o desenvolvimento de
aplicações em dispositivos optoeletrônicos.

 

 

INVESTIGANDO OS SINOS DE OURO PRETO UTILIZANDO FÍSICA DE MATERIAIS E IMPRESSÃO 3D

DINIZ, Gabriel O.¹; ANDRADE, Marcelo B.²
¹Departamento de Engenharia Urbana, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil
²Departamento de Física, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto, MG, Brasil
E-mail: gabriel.od@aluno.ufop.edu.br; marcelo.barbosa@ufop.edu.br;

Os sinos de Ouro Preto são símbolos do patrimônio histórico e religioso da cidade, possuindo
características únicas que refletem tanto aspectos culturais quanto científicos. Este trabalho tem como
objetivo aplicar técnicas de física de materiais, fotogrametria e impressão 3D para o estudo e reprodução
de sinos históricos, possibilitando análises morfológicas, estruturais e sonoras.
A metodologia envolveu o escaneamento fotográfico de um sino modelo, obtendo imagens de diferentes
ângulos para gerar um modelo tridimensional digital no software MakeWorld. O modelo foi posteriormente
refinado em plataformas de modelagem, como Autodesk Fusion 360, e preparado para a impressão 3D
com Ultimaker Cura, utilizando filamento PLA. Essa etapa permitiu a criação de réplicas físicas com alta
fidelidade geométrica e textural.
Os resultados demonstraram que o modelo 3D apresenta grande potencial como ferramenta de
investigação morfológica, viabilizando a observação de variações de forma e proporções não perceptíveis a
olho nu. Além disso, o modelo digital possibilitou a deconstrução virtual e o estudo individualizado de
componentes, como corpo, coroa e badalo.
Conclui-se que a integração entre fotogrametria e impressão 3D oferece uma metodologia eficiente,
acessível e de baixo custo para a preservação e valorização do patrimônio histórico. O trabalho também
evidencia o potencial da física de materiais e da fabricação digital como instrumentos didáticos e
científicos para a difusão da ciência e da cultura.