Ementas:
FIS 2101 – Tópicos Avançados de Física Teórica – Termodinâmica Estocástica
Turma 3YA – 4 créditos – Horário: 3as e 5as., de 11 às 13 horas, na sala 206 do VDG
Prof. Welles Martinez Morgado
1. Fundamentos.
2. Termodinâmica Estocástica.
3. Teoremas de Flutuação.
4. Termodinâmica de Informação.
5. Teoria de Grandes Desvios (LDT).
6. Sistemas quânticos abertos
7. Equação de Lindblad
8. Aplicações Experimentais.
9. Novos Desenvolvimentos.
Conhecimentos que podem ser uteis:
Mecânica Estatística, Probabilidades e Processos Estocásticos.
Bibliografia
1. Notas de Aula – Welles Morgado (PUC-Rio.
2. Introduction to Stochastic Thermodynamics – L. Peliti & S. Pigollotti (Princeton University Press).
3. Stochastic Energetics – K. Sekimoto (Springer)
4. The Theory of Quantum Open Systems – H.-P. Breuer & F. Petruccione (Oxford University Press)
FIS 2106 – Tópicos Avançados de Física Teórica – Relatividade Restrita
Turma 3YA – 2 créditos – Horário: 3as., de 15 às 17 horas, sala L649
Profa. Carla Göbel Burlamaqui de Mello
A física pré-relativística: Transformações de Galileu e Relatividade Newtoniana. As equações de Maxwell e a questão do éter. O experimento de Michelson-Morley e tentativas de explicar seu resultado nulo.
O Princípio da Relatividade. Transformações de Lorentz e consequências: relatividade da simultaneidade, dilatação temporal, contração de Lorentz. Intervalo invariante; diagrama espaço-tempo: cone de luz, causalidade. Transformação de velocidades. Transformação de frente de onda e Efeito Doppler relativístico.
O espaço-tempo quadri-dimensional: métrica de Minkowski. Quadri-vetores, Tensores, Transformações de Lorentz formais. Dinâmica da Partícula, relação massa/energia, lei de força relativística. Processos relativístivos: colisões, decaimentos.
Eletrodinâmica relativística. Conceitos do eletromagnetismo: Equações de Mxwell, potenciais escalar e vetor, invariância de Gauge. O eletromagnetismo em forma covariante: equações com fontes e sem fontes. Força de Lorentz. Invariantes eletromagnéticos.
Tensor energia-momento. Exemplos.
Bibliografia:
1. Introduction to Special Relativity, Wolfgang Rindler, 2nd Ed., Oxford University Press
2. Special Relativity and Classical Field Theory, Leonard Susskind and Art Friedman, Hachette Book Group
3. Introducing Einstein’s relativity, Ray D’Inverno, Oxford University Press
FIS 2512: Tópicos Especiais de Física do Estado Sólido – Espectroscopia Raman: Teoria e Prática
Turma 3YA – 4 créditos – Horário: 3as e 5as., de 9 às 11 horas, na sala 206 do VDG
Prof. Victor Carôzo Gois de Oliveira
Resumo:
Este curso em espectroscopia Raman oferece uma introdução abrangente aos princípios físicos e instrumentais dessa técnica vibracional. Serão abordados conceitos essenciais como mecanismos de espalhamento Raman, interpretação de espectros, influência de simetria molecular e regras de seleção, além de estudos sobre fontes laser, monocromadores, detectores e configurações experimentais. O programa inclui também uma visão das técnicas especiais de Raman, envolvendo FT-Raman, medições polarizadas e mapeamento de amostras. A proposta didática integra aulas teóricas que exploram a teoria do espalhamento e a instrumentação, com aulas práticas em laboratório voltadas ao manuseio do equipamento, calibração, aquisição de espectros e análise de resultados. A apresentação de exemplos relacionados a materiais sólidos, líquidos, filmes nanoestruturas permite conectar a teoria à aplicação em pesquisa, preparando o aluno para desenvolver um pequeno projeto experimental como forma de avaliação.
Objetivo Geral:
Desenvolver no aluno o domínio dos princípios teóricos e das práticas instrumentais da espectroscopia Raman permitindo planejar executar e interpretar medições em diferentes tipos de materiais
Sumário:
1. Fundamentos do espalhamento Raman e distinção entre Stokes, anti-Stokes e Rayleigh
2. Vibrações moleculares e regras de seleção a partir da simetria
3. Componentes do sistema: fontes laser, monocromadores, filtros e detectores
4. Procedimentos experimentais: preparação de amostras, calibração, mitigação de fluorescência
5. Técnicas especiais: FT-Raman, medidas de polarização e mapeamento de amostras
Bibliografia:
1. Ferraro, J. R., Nakamoto, K., & Brown, C. W. (2003). Introductory Raman Spectroscopy (Second edi). Elsevier.
2. Smith, E., & Dent, G. (2004). Modern Raman Spectroscopy – A Practical Approach. John Wiley & Sons, Ltd.
FIS 2553: Instrumentação Científica
Turma 3YA – 4 créditos – Horário: 3as e 5as., de 15 às 17 horas, na sala 206 do VDG
Prof. Rodrigo Prioli Menezes
Dispositivos e circuitos eletrônicos; funcionamento, aplicações e limitações de componentes eletrônicos passivos e ativos; circuitos realimentados, osciladores e amplificadores operacionais; simulações de circuitos; circuitos de feedback e controle; lógica digital; eletrônica digital básica; conversores analógicos e digitais; sensores e instrumentos utilizados em laboratório; sistemas de aquisição de dados; condicionamento e processamento de sinais.
Público alvo:
Alunos de pós-graduação que visam desenvolver atividades de pesquisa de natureza experimental.
Bibliografia:
· A Arte de eletrônica Horowitz and Hill
· Electronics and Communications for scientists and engineers de Martin Planus
· Fundamentos de circuitos eletrônicos – Charles K. Alexander and Matthew N. O. Sadiku
FIS 2576 – Tópicos Avançados de Física Aplicada – Introdução a Teranóstica com Nanopartículas
Turma 3YA – 2 créditos – Horário: 4as., de 15 às 17 horas, na sala 206 do VDG
Prof. Tommaso Del Rosso
Resumo: O curso tem como objetivo dotar os estudantes de conhecimentos teóricos basicos para compreenderem o panorama contemporâneo sobre a utilização de nanopartículas (NPs) em aplicações biomédicas de diagnóstico e terapia. Após uma introdução ao mundo da nanotecnologia, onde serão abordadas as técnicas de síntese e caracterização de diferentes tipos de NPs (metálicas, magnéticas, poliméricas e lipídicas), o curso incluirá uma breve descrição das propriedades físicas de NPs metálicas e magnéticas.
Em seguida, serão descritas as principais biomacromoléculas, a estrutura celular, a organização destas em diferentes tecidos celulares e a interação de células com NPs.
Os conceitos abordados serão usados para explicar o princípio de funcionamento de sensores para diagnóstico baseados em dispositivos e/ou NPs metálicas e magnéticas, juntamente com técnicas de imagiologia ótica e magnética. Por fim, serão descritos exemplos das principais aplicações de nanomateriais em terapias, nomeadamente o transporte e a libertação controlados de fármacos, a hipertermia a laser e magnética para o tratamento do cancro e a regeneração de tecidos celulares.
Parte I (NPs): Técnicas para a síntese e caracterização de NPs. Conceitos de ressonância plasmónica propagativa (SPR) e localizada (LSPR) em nanoestruturas metálicas e efeito SERS. Extinção ótica de nanopartículas. Conceitos de fotoluminescência de pontos quânticos. Conceitos de nanomagnetismo.
Parte II (Células): Macromoléculas biológicas (aminoácidos, peptídeos, proteínas, oligonucleótidos, DNA e RNA). Compartimentos celulares básicos. Processos de endocitose e transcrição do RNA. Organização celular em tecidos. Interação de NPs com células e plasma.
Parte III (Diagnóstico): Funcionalização de NPs metálicas. BioSensores: SPR e LSPR com fluxo lateral (por exemplo, teste do novo coronavírus, teste de gravidez etc.); sensores de hibridização de DNA; sensores bioquímicos intracelulares. Imagiologia com NPs: ressonância magnética nuclear (RMN), microscopia magnética de varredura, microscopia de fotoluminescência (pontos quânticos) e efeito fotoacústico.
Parte IV (Terapias): Libertação controlada de fármacos. Terapia de hipertermia a laser e terapia de hipertermia magnética para o tratamento do cancro. Terapias regenerativas para tecidos endoteliais e ósseos. Tratamentos antibacterianos.
Bibliografia:
1) Enrico Ferrari e Mikhail Soloviev, Nanoparticles in Biology and Medicine (Springer Protocols, 2020)
2) Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter, “Molecular Biology of the Cell”, GARLANS SCIENCE, Fifth Edition 2008
3) S.A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications, Springer US, 2007.
4) Articles in Literature.