ABSTRACTS OF THE INVITED SPEAKERS' TALKS
Cid B. de Araújo, Full Professor at Physics Departament – Universidade Federal de Pernambuco
Title: Random lasers - excellent platforms to study nanophotonics and complex systems
Abstract: Random Lasers (RLs) are different from conventional lasers in that the feedback for obtaining optical amplification due to stimulated emission is not provided by optical cavities with mirrors or diffraction gratings. Indeed, the operation of the RLs is possible thanks to the scattering of light in disordered micro- or nano-structures that act as light emitters or scatters randomly positioned within a luminescent medium. Due to their specific characteristics, the richness of the physical phenomena contributing for their operation, and their simple experimental conformation, RLs currently attract great interest for basic and applied research.
In this talk I will present basic ideas related to the RLs operation showing how highly disordered systems can be used to achieve efficient random lasing. A variety of physical systems that allow operation of RLs emitting from ultraviolet to infrared will be considered. RLs based on one, two and three photon absorption, in organic and inorganic media, will be discussed. Analogies between RLs and complex systems studied by Statistical Physics methods will also be analyzed. In particular, I will discuss analogies with Spin-Glasses (the spin-glass behavior of light) and the observation of Photonic Phase-Transitions characterized by studying the intensity fluctuations of RLs.
In summary, I intend to show in this talk that the research on RLs is at the cross-roads of nanophotonics and complex systems, being quite multi-disciplinary in nature and offers many possibilities for basic and applied research.
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Daniel Jaque Garcia, Universidad Autónoma de Madrid
Title: Infrared emitting silver sulfide nanocrystals: The Pelé in in vivo imaging and sensing
Abstract: Research on near-infrared (NIR) bioimaging has progressed very quickly in the past few years, as fluorescence imaging is reaching a credible implementation as a preclinical technique. The applications of NIR bioimaging in theranostics have contributed to its increasing impact. This has brought about the development of novel technologies and, simultaneously, of new contrast agents capable of acting as efficient NIR optical probes. Among these probes, silver sulfide nanoparticles (NPs) have attracted increasing attention due to their high brigthness, low toxicity, high temperature-sensitive NIR-II emission, which can be exploited for deep-tissue imaging and thermometry, and their heat delivery capabilities. This multifunctionality makes silver sulfide NPs ideal candidates for theranostics. This talk includes critical analysis of the synthesis routes, properties and optical features of silver sulfide NPs. We also discuss the latest and most remarkable achievements enabled by these NPs in preclinical imaging and theranostics, together with a critical assessment of their potential to face forthcoming challenges in biomedicine. A comparison with other systems widely used at pre-clinical units for in vivo imaging and sensing will be also included.
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Stefan Maier, LMU Munich Physics and Imperial College London
Title: Plasmonics and Meta-Optics for photonics and energy conversion
Abstract: In my lecture I will approach plasmonic and dielectric nanoantennas from the viewpoint of being a means for energy conversion at the nanoscale. With example materials systems such as gold and silver and gallium phosphide I will highlight applications such as non-linear optics, photon-phonon interactions, and the plasmon-assisted triggering of redox reactions. Metasurfaces allow the manipulation of the amplitude, phase, and polarization of light on an ultrathin platform, and have started to be explored also in the context of digitizing optical holograms. I will present the design of a complex-amplitude metasurface hologram for ultrahigh-dimensional OAM-multiplexing holography in momentum space.
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Antonio Eduardo Martinelli, Full Professor at the Departament of Materials Engineering - Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Título da Palestra: Materiais e Indústria 4.0: Eficiência Energética e Sustentabilidade
Resumo da Palestra: Avanços em novos materiais e novas aplicações de materiais tradicionais desempenham, conjuntamente com novas técnicas de manufatura, um papel central na consolidação da Indústria 4.0. Sustentabilidade, eficiência energética, reaproveitamento e reuso são eixos fundamentais de aplicação dos desenvolvimentos tecnológicos em materiais. Esta apresentação aborda os conceitos básicos da Indústria 4.0 relacionados com a área de Materiais e exemplifica sua aplicação na sustentabilidade de construções, uso racional de energia, incluindo fontes renováveis e conforto térmico em zonas climáticas típicas do Brasil.
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Carolina Palma Naveira Cotta, Professor at Mechanical Engineering Department – COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro
Título da Palestra: Pesquisas e Desenvolvimento de Dissipadores Térmicos baseados em Microcanais para Células Fotovoltaicas de Alta Concentração com Recuperação do Calor Rejeitado para Dessalinização
Resumo da Palestra: A recuperação de energia térmica em diferentes processos e sistemas é um tema de interesse crescente na engenharia, com investimentos significativos em tecnologias para aumento de eficiência energética nos últimos anos, em particular para processos de alta exergia (High-grade thermal energy). O calor rejeitado a altas temperaturas na indústria de processos em geral é reutilizado na própria planta, enquanto o calor rejeitado a baixas temperaturas é dissipado para o meio ambiente, frequentemente sem reutilização. As metas de Desenvolvimento Sustentável preconizadas pelas Nações Unidas, têm estimulado nos últimos anos, no contexto da engenharia térmica, pesquisas científicas e tecnológicas em reaproveitamento de calor rejeitado com altas e baixas exergias, seja da geração de energia ou da indústria de processos em geral, em processos secundários alinhados com esses objetivos. A pesquisa que será aqui apresentada versa sobre a integração de painéis fotovoltaicos de alta concentração HCPV (High Concentration Photovoltaics) com sistemas de arrefecimento ativo baseado em micro canais e a recuperação deste calor rejeitado para dessalinização de água, abrindo perspectivas de uso desse sistema sustentável em regiões remotas onde a demanda por energia, água ou ambas simultaneamente seja existente.
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Cristiane Carla Gonçalves, FORD
Título da Palestra: A trajetória científica por trás de uma das evoluções tecnológicas de materiais renováveis da Ford.
Resumo da Palestra: Para atender a regulamentação do uso de biocombustíveis no país e usando capital intelectual local, a Ford venceu um dos grandes desafios tecnológicos do setor: utilizou materiais compatíveis com o biodiesel e que fossem acessíveis e viáveis para o setor automotivo. A solução desenvolvida tem o potencial de promover a industria de transformação local, além de fomentar sustentabilidade com o uso de fontes renováveis. A trajetória de maturidade tecnológica partiu de um conceito de compatibilidade esperada, passando pela invenção de um composto a base de borracha comum de (PVC/NBR) e chegou à criação de uma mangueira de abastecimento de combustível. A história desse ciclo mostra como uma indústria pode lidar com a incerteza de uma pesquisa científica, com todos os seus mecanismos de verificações, para entregar um produto que esteja alinhado com as expectativas do mercado brasileiro. Esse projeto foi 100% idealizado e desenvolvido por pesquisadores e parceiros da Ford Brasil com insumos disponíveis no mercado, como refugo da produção de alimentos, uso inteligente desses recursos, aproveitando a vocação agrícola para reforçar o setor industrial.
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Bernardo Coutinho - Petrobras
Título da Palestra: NMR Petrophysics
Resumo da Palestra: Veremos um apanhado dos métodos exploratórios utilizados na indústria de óleo e gás, desde a escolha do local para perfuração de um poço até a avaliação de qualidade do reservatório por ventura descoberto. Será dada ênfase as técnicas da ressonância magnética nuclear, mas será visto uma breve descrição de outros métodos físicos de avaliação petrofísica.
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Albert Stevens Reyna Ocas, Professor at Graduate Program in Physics Engineering at Universidade Federal Rural de Pernambuco – PPENGFIS/UFRPE
Title: Nanomaterials and Optics... What are we doing at PPEngFis?
Abstract: Nanomaterials and Optics are two research lines widely investigated by various science, technology and innovation institutions, worldwide, with relevant impacts in various areas of knowledge. Although both areas continue to evolve satisfactorily, in an individual way, it is in the exchange of knowledge that important contributions have emerged for the development of innovative areas such as biophotonics, nano-optics, nanotechnologies applied to energy, among others. Based on this context, PPEngFis was founded with the vision of exploring new knowledge in the areas of Materials and Optoelectronics and applying it to the development of new technologies for scientific, technological, and industrial purposes. In this talk, I will present recent studies carried out at PPEngFis, on the border between the areas of Photonic nanomaterials and Optics, with applications in solar energy harvesting systems and the development of optimized Random lasers by using structured light. The results show a clear interaction between the main areas of Science and Engineering that correspond to the essential pillars of PPEngFis.
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João Lucas, HORIBA SCIENTIFIC
Title: NanoRaman: Latest Instrumentation and Challenges Results on Correlated
Tip-Enhanced Optical Spectroscopy and SPM
Abstract: Raman spectroscopy and confocal Raman microscopy have already proved to be
essential characterization tools in many areas of advanced research, with a
number of these applications extending into industry. As time moves on, new
applications that are not addressed by existing technologies arise. Indeed, at the
nanoscale, materials exhibit different properties than at the macro level, often
quite dramatically different. The characterization of nanomaterials naturally
requires imaging techniques with resolution at the same scale or better, so that
local property variations can be discerned, and defects properly detected; only
with this understanding can the material properties be engineered to meet the
performance requirements of next-generation devices. In this presentation,
HORIBA Scientific, the world leader in micro and nanoRaman spectroscopy, will
present new nano-imaging capabilities. Tip-enhanced optical spectroscopies
(TEOS) such as TERS (tip-enhanced Raman spectroscopy) and TEPL (tip-enhanced
photoluminescence) provide a unique capability for the characterization
of diverse 0, 1 and 2D materials [1,2]. Moreover, HORIBA AFM-RAMAN solution is
suitable for all the traditional AFM modes, as well as STM, MFM, EFM, KFM, SNOM,
and TERS, in very user-friendly automated configurations. We will demonstrate the
power and importance of the cross-correlation of nanoscale hyperspectal imaging with
data from other scanning-probe techniques such as topography, surface potential,
conductivity and photocurrent [3]. We will also discuss how we have extended this
technique to other nano-materials as well as semiconducting nanostructures and
bio-materials. HORIBA has a great pleasure to stay at the cutting-edge of technological
innovation and invite the scientific community to Explore the Future.
References:
[1] Nanoscale 10, 14055 (2018).
[2] 2D Materials 4, 021024 (2017).
[3] Nature Communications 9, 2891 (2018).
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Eliasibe Luis, SETUP Instruments4Labs
Title: Lasers Ultrarrápidos e suas Aplicações
Abstract: Os lasers e amplificadores ultrarrápidos têm se consolidado ao longo das últimas décadas como uma
importante ferramenta aplicada em diversas áreas científicas e industriais. As características únicas dos
pulsos ultra-curtos, como estabilidade, alta potência de pico e menor efeitos térmicos na interação com
o meio, permitiram desenvolvimentos notáveis em micro e nanofabricação 3D a laser, polimerização de
dois fótons, processamento tridimensional, optoeletrônica, até controle de fase absoluta de sinais ópticos
e estudos em espectroscopia ultrarrápida resolvida no tempo. Abordaremos os avanços mais recentes na
área de processamento de materiais, evidenciando como o desempenho, flexibilidade e alta
confiabilidade dos lasers ultrarrápidos possibilitam um processamento de alto rendimento e precisão.
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You may find the Annals of the I International Workshop of PPEngFis at UFRPE HERE.
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