Minicursos

Cada vez mais estamos rodeados de sofisticados dispositivos, em que a maioria usa a ciência e a tecnologia da luz - Fotônica, como princípio de funcionamento. A Fotônica não é mais uma tecnologia futura, embora vários dispositivos fotônicos estejam na iminência de serem inventados para revolucionar ainda mais a nossa vida. Este minicurso tem como objetivo apresentar conceitos básicos da Fotônica e oferecer uma breve perspectiva de suas aplicações nas diversas áreas da ciência e da indústria.

Neste minicurso, revisarei concisamente o conceito de tensores e mencionarei brevemente sua ampla aplicação em diversas áreas da física contemporânea. Em particular, no contexto da relatividade geral, a manipulação de tensores pode ser bastante trabalhosa quando feita à mão. Esta tarefa pode ser largamente simplificada e agilizada empregando-se ferramentas de computação algébrico-simbólica, como será exemplificado por meio do uso do pacote RGTC (Riemannian Geometry & Tensor Calculus) escrito por Sotirios Bonanos para o Wolfram's Mathematica. Além das minhas notas de curso, disponibilizarei aos alunos o pacote RGTC com sua documentação original, além de notebooks próprios com exemplos de manipulações tensoriais no Mathematica. Não é estritamente necessário (embora seja útil) ter cursado relatividade, pois o foco maior estará na aplicação do pacote computacional.

O conhecimento básico em programação de computadores é fundamental para formação em Física Médica. Atualmente, é uma habilidade diferencial para os profissionais das áreas de Medicina Nuclear, Radioterapia e Radiodiagnóstico, cujo intuito é oferecer soluções de avaliação, quantificação e segmentação de imagens médicas, e também de automatização de processos laboriosos que envolvem dados e tabelas. Diante do exposto, este minicurso propõe o seguinte conteúdo em quatro módulos: I) a apresentação de conceitos físicos das imagens médicas de raios X (convencional e Tomografia Computadorizada), Ressonância magnética, SPECT e PET. II) Advento das imagens híbridas. III) O DICOM e a rede PACS de comunicação de imagens. IV) Exemplos práticos de processamento de imagens médicas em MATLAB.

Dinâmica Molecular é a denominação de uma classe de métodos computacionais que permitem obter propriedades macroscópicas a partir de modelos que descrevem a geometria das moléculas do sistema e suas interações. Estes métodos ajudam na compreensão de fenômenos descritos experimentalmente e também na predição de propriedades em condições especiais. A utilização deste método tem sido cada vez mais relevante para descrever fenômenos que acontecem em diferentes escalas, colocando a Dinâmica Molecular como uma ferramenta de valor para aplicação em Física, Química, Biologia e Engenharias. Entre as suas aplicações estão a simulação de processos envolvendo fármacos, modelagem de nanomateriais e dispositivos elétricos, além de muitas outras. Neste minicurso iremos abordar os principais aspectos (teóricos e técnicos) para a simulação de um líquido confinado em folhas de grafeno utilizando o pacote Gromacs.

Neste minicurso vou fazer uma breve revisão dos conceitos de termodinâmica clássica e aplicá-los a uma motor térmico operando em um ciclo. Em seguida, vou mostrar como definir calor e trabalho para sistemas quânticos dissipativos e construir ciclos que operem em analogia com os ciclos clássicos. Em seguida, vou mostrar como calcular o rendimento para um motor de Otto quântico e discutir como, em princípio, o uso de recursos quânticos permite obter melhores rendimentos em comparação com seus análogos clássicos, inclusive o ciclo de Carnot.

Os biossensores permitem a rápida, simples e barata detecção, tanto qualitativa quanto quantitativa, de vários analitos em várias aplicações como no monitoramento ambiental, biomédico, na indústria e na agricultura. Sua estrutura incorpora um bioreceptor conectado ou integrado a um sistema de transdução. Os polímeros condutores possuem propriedades úteis para dispositivos, e seu uso em biossensores se justifica por serem excelente matriz para imobilização de bioreceptores e possuírem rápida transferência eletrônica, o que garante a otimização dos biossensores. Neste minicurso, propomos a discussão dos fundamentos de biossensores, dos polímeros condutores em biossensores, do desenvolvimento dos dispositivos, e de exemplos práticos de biossensores biomédicos enzimáticos com polímeros condutores.

Nesse minicurso discutiremos algumas abordagens didáticas para se trabalhar o conteúdo de ondas sonoras, com atenção para o problema das ondas estacionárias em uma corda e a propagação do som. Apresentaremos algumas propostas experimentais para se trabalhar o tópico de ondas sonoras e como esses experimentos podem ser usados dentro de um planejamento didático prévio.

Para entender um pouco mais a respeito da história de formação da Galáxia e dos elementos químicos no Universo, é necessário encontrar astros que tenham sido formados em um passado mais remoto. Sendo assim, abordaremos de maneira breve e introdutória alguns conceitos importantes da Astrofísica Estelar, como nascimento e evolução das estrelas, com a finalidade de apresentar e caracterizar as estrelas pobres em metais. Estas estrelas estão localizadas preferencialmente em regiões galácticas específicas. Sendo assim, veremos alguns conceitos da área de Astrofísica Galáctica, que ajudarão a entender a estrutura e a formação da nossa Galáxia.