A5 - Óptica, Optoeletrônica, Fotônica e Dispositivos Orgânicos
Responsável: Henri Ivanov Boudinov
A5 - Óptica, Optoeletrônica, Fotônica e Dispositivos Orgânicos
Responsável: Henri Ivanov Boudinov
Responsável: José Alexandre Diniz (UNICAMP-FEEC)
Email: jadiniz@unicamp.br
Resumo: Esse projeto de pesquisa propõe a fabricação de elementos ópticos difrativos com o intuito de auxiliar os profissionais da saúde durante os exames laringoscópicos. A princípio será feito a adequação de um projeto óptico usando o algoritmo iterativo da transformada de Fourier no espectro de Fraunhofer, para se obter um padrão de difração desejado. Após essa análise será possível buscar técnicas de micro e nanofabricação usando a óptica binária e que melhor se enquadram no custo e benefício do projeto óptico. A ideia geral é acoplar o elemento óptico difrativo em uma unidade de projeção a ‘laser’ integrada na extremidade de um laringoscópio. Dessa forma o seu padrão difrativo será sobreposto a superfície laríngea do paciente e os seus espectros de luz poderão ser detectados e usados como métrica. Portanto, ao definir e mensurar a escala real de uma laringe por este sistema, parâmetros como dimensões das pregas vocais e de patologias podem ser aferidos. Em suma, esse projeto poderá propiciar uma maior facilidade no manuseio do instrumento e diagnóstico clínico do sistema laríngeo, comparado ao método clássico. Além disso, pode contribuir para a otimização e desenvolvimento de técnicas para a detecção de patologias e fabricação de micro e nano dispositivos. Com efeito, este estudo poderá fornecer uma visão ampla sobre os Elementos Ópticos Difrativos aplicados em instrumentos médicos, com o propósito de orientar pesquisas futuras.
Responsável: Fernando Ely (CTI)
Email: fely@cti.gov.br
Resumo: O objetivo geral da atividade é aumentar a eficiência de foto conversão de células fotovoltaicas para valores superiores a 30% utilizando uma configuração tandem (empilhada) monolítica com silício cristalino como célula de fundo e perovskita, tipo haleto de chumbo, como célula de topo. A estrutura típica das células propostas e informações espectrais são mostradas esquematicamente na Figura.
Figura: (a) Representação da célula solar tandem proposta (usando como exemplo HPV = MAPbBr3 apenas para referência) e correspondentes coeficientes de absorção (abaixo-esquerda) e eficiência de foto conversão espectral para as células individuais (abaixo-direita).
Atividades para executar o projeto: 1) Preparação e caracterização de materiais perovskita semicondutores com Eg = 1,70-1,90 eV. 2) Fabricação de células fotovoltaicas de dupla junção entre silício cristalino (c-Si)/ perovskita. 3) Fabricação de células fotovoltaicas de grande área de dupla junção entre c-Si/ perovskita.
O nível de maturidade tecnológica dos entregáveis incluem TRL 4, com a validação funcional das células fotovoltaicas tandem em ambiente de laboratório e por fim, TRL 5 com validação em ambiente real de uso através de monitoramento.
Responsável: Newton Cesario Frateschi (UNICAMP-IFGW)
Email: fratesch@unicamp.br
Resumo: Os nossos trabalhos na área de fotônica incluem: ressonadores III-V com alto acoplamento entre modos ópticos e mecânicos vibracionais e a integração híbrida entre dispositivos III-V e fotônica de silício. Lasers acoplados a fotônica de silício, sensores usando moléculas fotônicas com baixa dependência da temperatura, ressonadores de acoplamento de modos acústicos e ópticos com base em modos MGM, modos de Braggs, modos fonônicos etc.
Trabalhos a ser desenvolvidos: Obter avanços na área de fotônica integrada, em particular com: Sensores, sistemas para integração laser/Si (inclusão de fonte de luz versátil em fotônica de silício,), uso de materiais 2D integrados com fotônica de silício para sensores e moduladores, fotônica de silício para codificação quântica para a segurança em telecomunicações, sensores ópticos com processamento analógicos de sinais, lasers híbridos, sensores e moduladores baseados em integração de materiais 2D, heterostruturas de van der força de Waals, estruturas para criação de estados emaranhados de fótons utilizando fotônica integrada para atraso de fótons únicos.
Os sensores atérmicos e laser híbridos têm patente requerida. Estamos planejando criar empresa para monitoração ambiental (qualidade da água, do ar e alimentos).
Responsável: Henri Ivanov Boudinov (UFRGS-IF)
Email: henry@ufrgs.br
Resumo: Em um cenário na qual a eletrônica esteja presente no dia a dia das pessoas de maneira mais transparente, ela deve ser integrada nos objetos do cotidiano. Por exemplo, nas roupas, nas embalagens, na própria maneira de se interagir com o ser humano, nos objetos que se usam todos os dias ou nos sensores que monitoram funções do corpo.
Para o grupo de aplicações acima reportado não interessa tanto a integração de componentes aos milhões dentro de um mesmo circuito integrado. O valor agregado está em esconder o processamento e a memória em objetos banais, com funções que requeiram poucos transistores, mas que permitam a integração no objeto um controle digital complexo e de baixíssimo custo.
Este plano de trabalho é parte de um projeto mais ambicioso, de eletrônica orgânica, onde pretende-se desenvolver a infraestrutura e tecnologia de fabricação de transistores em material flexível, para obterem-se portas lógicas, memórias e até pequenos circuitos de processamento digital.
O fato de se conseguir fabricar um controlador simples e elementos de memória num papel ou em um material plástico flexível abre um leque de oportunidades impressionantes. Além disto, como os recursos para fabricação destas são ordens de grandeza mais baratos que a fabricação de circuitos em silício, sua utilização em aplicações de baixo custo seria facilmente adotada.
Estes resultados fornecerão informação para a otimização e aprimoramento de capacitores MIS, diodos Schottky e transistores orgânicos para a produção de inversores, portas lógicas, memórias e até pequenos circuitos de processamento digital que possam ser embarcadas em embalagens plásticas. Com esta tecnologia, um campo enorme de aplicações poderá ser suportado.
Figura: a) Estrutura de OFET, b) transistores OFET fabricados sobre substrato flexível.
Responsável: Eduardo Ceretta Moreira (UNIPAMPA)
Email: eduardomoreira@unipampa.edu.br
Resumo: O objetivo deste trabalho é utilizar a técnica de espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS) para identificar e contribuir na resolução de problemas regionais e nacionais relacionados ao meio ambiente e ao setor produtivo. Para isso, será realizado o desenvolvimento de sensores SERS com o uso de nanopartículas de prata, ouro e materiais alternativos, assim como substratos de materiais provenientes de resíduos, que sejam eficientes e de baixo custo. Além disso, a química computacional será utilizada como uma ferramenta para análise e caracterização dos materiais, aplicando os princípios da mecânica quântica para simular os sistemas químicos e o comportamento molecular em diferentes condições.
A área A1 está dividida em 6 sub-áreas que se relacionam entre si e com as demais áreas do NAMITEC.
As redes de sensores sem fio serão tema de estudo nessa área, quer seja para aplicações de monitoramento de solos, visando monitorar a evolução de sua degradação (ou recuperação) com a erosão, quer seja no monitoramento de aterros sanitários, visando monitorar diversos parâmetros, dentre os quais a emissão de biogás, riscos de deslizamento e a infiltração de poluentes no solo, bem como temperatura, umidade e vazão do gás.
Em paralelo serão projetados termo-geradores a semicondutores (TEG) para aplicação em aterros sanitários visando geração direta de energia elétrica por biogás. O monitoramento remoto dos aterros sanitários deverá ser feito também usando drones e/ou dados de satélites.
Além disso, deverá ser desenvolvida uma “árvore inteligente” para monitoramento de incêndios florestais. A alimentação dos circuitos dessa “árvore inteligente” deverá ser feita a partir da colheita de energia térmica do tronco de árvores para geração de energia elétrica durante o dia e durante a noite.
Será utilizado um elemento de IoT que possa ser usado em aplicações multimídia considerando combinar eficiência energética, agilidade, largura de banda e qualidade do serviço, com potencial diferenciado de processamento local de algoritmos de inteligência artificial.
Serão desenvolvidas também soluções que viabilizem a alimentação de dispositivos de baixa e média potência, sem contato. Será aplicada Inteligência Artificial a sistemas de comunicação sem fio com alta eficiência energética. Será feita uma aplicação para registro de sinais eletrofisiológicos neuronais sem fio para experimentos de neurociência com ratos e será desenvolvido LED de emissão em UV (220 nm) para aplicações em saúde.