Infraestrutura

O Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Pará (PPGF-UFPA) funciona atualmente em dois prédios. Um deles, denominado Laboratório de Física-Pesquisa, é um prédio térreo, com área total construída de cerca de 1.100m2. O outro, denominado Laboratório de Física Experimental e Computacional, é um prédio de dois andares, com área total construída de cerca de 700m2, que foi inaugurado em 29 de janeiro de 2013.

No Laboratório de Física-Pesquisa, o PPGF-UFPA dispõe de 03 laboratórios para execução de projetos experimentais: Laboratório de Ótica, Laboratório de Espectroscopia e Laboratório de Síntese e Preparação de Materiais. Os dois primeiros possuem cerca de 32m2 cada. O Laboratório de Síntese e Preparação de Materiais é composto de três salas, a saber: a) Sala de Manipulação de Regentes Químicos e preparação de amostras, com cerca de 20m2, b) Sala de Crescimento de Cristais com cerca de 10m2, c) Sala de Fornos com cerca de 15m2.

No Laboratório de Física Experimental e Computacional, o PPGF-UFPA dispõe de 04 laboratórios. Três destes são experimentais, a saber: Laboratório de Espectroscopia Vibracional e Altas Pressões (50m2), Laboratório de Raios X, Análise Térmica e Dielétrica (50m2) e Laboratório de Nanomanipulação (50m2), existindo também o Laboratório de Computação de Alto Desempenho (45m2).

Hoje o grupo experimental do PPGF-UFPA tem infraestrutura para investigação científica de alto nível usando as seguintes técnicas:

(i) Espectroscopia Vibracional Raman e Infravermelho;

(ii) Espectroscopia de Absorção de UV-Vis e fluorescência;

(iii) Fluorescência resolvida no tempo;

(iv) Propriedades Dielétricas (Parte Real e Imaginária de Constante Dielérica, Impedância, Indutância, etc.);

(v) Técnicas Fototérmicas (fotopiroelétrica, lente térmica e fotoacústica) para medidas de difusividade térmica;

(vi) Técnica Z-Scan para medidas de propriedades ópticas não lineares (absorção e refração);

(vii) Microscopia Eletrônica;

(viii) Difratometria de Raios X.

Com o objetivo de adquirir expertise de alto nível na produção e caracterização de materiais, intencionamos avançar em duas frentes de destaque: (i) uma ligada à produção de amostras nanoestruturadas de interesse científico e tecnológico, usando-se para isso equipamentos de ponta, bem como, (ii) outra ligada ao uso de técnicas especializadas que permitam uma análise quantitativa e qualitativa que coloquem o PPGF-UFPA em nível de competitividade nacional e internacional. Desta forma, os equipamentos que têm sido adquiridos por meio de vários projetos, caracterizam uma ampliação significativa da nossa infraestrutura de pesquisa experimental, objetivando constituir no PPGF-UFPA um parque experimental de excelência em espectroscopia e microscopia, com produção de amostras de alta qualidade.

Os espaços laboratoriais do novo prédio do PPGF-UFPA, estão organizados da seguinte forma:

(i) Laboratório de Computação de Alto Desempenho (45m2).

(ii) Laboratório de Espectroscopia Vibracional e Altas Pressões (50m2), reunindo equipamentos destinados à análise de amostras com espectroscopia vibracional. A este laboratório estão associadas atividades com os seguintes equipamentos: (a) Um sistema T64000 para espectroscopia Raman capaz de estudar amostras a nível microscópico (com as linhas 785, 633 e 514 nm), (b) Um sistema modular MicroRaman iHR 320 na linha 633 nm, (c) Um sistema específico para espectroscopia Raman em líquidos, com porta amostra e laser na linha 785 nm, (d) Um sistema FT-Raman acoplado com um espectrômetro no infra-vermelho com FFT (Transformada de Fourier Rápida). Muitas destas medidas podem ser feitas em função da temperatura na faixa entre 10 e 1000K, e/ou com a amostra sujeita a pressões hidrostáticas de até 20 GPa.

(iii) Laboratório de Raios X, Análise Térmica e Dielétrica (50m2). Este laboratório está associado às seguintes atividades: (a) difração de raios X de amostras na forma de pó e de filmes (b) análise simultânea Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Diferencial (DSC), bem como medidas dielétricas, usando-se para isso um sistema Pogrammable Automatic RCL Meter, marca Fluke, modelo PM6304.

(iv) Laboratório de Nanomanipulação (50m2). Entre os equipamentos que estão sendo adquiridos para a montagem deste laboratório podemos citar: (a) Um sistema de fabricação de filmes por sputtering e evaporação por feixe de elétrons, (b) Um sistema de litografia ótica (alinhador de máscaras), (c) Um sistema de litografia por escrita direta a laser (resolução de micron). (d) imageamento de amostras por Scanning Electron Microscopy (SEM) e monitoramento e medição de nasnoestruturas;

Com esse conjunto de equipamentos do PPGF-UFPA é possível produzir amostras e cobrir de forma completa uma análise profunda sobre suas propriedades ópticas, térmicas e estruturais. A infraestrutura aqui descrita nos coloca em posição de equivalência com os outros grupos desta área no Brasil. O impacto esperado deste parque é a melhoria na quantidade, mas sobretudo na qualidade da pesquisa feita no PPGF-UFPA, por seus docentes e discentes, nos colocando, inclusive, em posição de receber pesquisadores e/ou empresas interessadas neste tipo de análise e resultados.

Atualmente os laboratórios existentes no PPGF-UFPA são dotados de equipamentos adequados às linhas de pesquisa da área de Física dos Materiais, dentre os quais se destacam:

Equipamentos e acessórios mais relevantes:

1 (um) Espectrômetro Raman modelo T6400 da Jobin Yvon;

1 (um) Difratômetro de Raios X D8 ADVANCE, marca Bruker, contendo detector rápido LYNXEYE e câmara de temperatura;

1 (um) Espectrofotômetro ARC SpectraPro 300i com grades de difração nas bandas UV-VIS-NIR e resolução de 0.1 nm;

1 (um) Espectrômetro OCEAN, com fibras acopladas e interface USB para PC;

1 (um) Espectrômetro Raman para amostras líquidas, com faixa de resposta entre 200-3200 cm-1, resolução de aprox. 5 cm-1;

1 (um) Micro-Raman Jobin Ivon, modelo iRH 320;

1 (um) Espectrômetro Uv-Vis-Nir;

1 (uma) Ponte automática de capacitância/impedância (marca FLUKE, modelo PM6304) capaz de medir resistência, capacitância e impedância, com resolução de 0.01 pF;

1 (um) Sistema para Análise Térmica Completo: com Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria Derivada (DTG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) de alta performance (MODELO STA 449 F3 Jupiter), com variação de temperatura no intervalo de -150ºC até 1000ºC.

Fontes de Excitação Laser:

1 (um) Laser com pulso de 400 picosegundo e energia média de 40 micro Joule (linha 532 nm), marca Teem Photonics;

1 (um) Laser de estado sólido refrigerado a ar (linhas 1 = 488 nm e 2 = 514 nm; 300 mW);

1 (um) Laser de estado sólido em 670 nm, com potência de 40 mW;

1 (um) Laser na linha 1.064 nm e potência de 2.000 mW;

1 (um) Laser na linha 473 nm e potência de 100 mW;

1 (um) Laser na linha 532 nm (potência de 200 mW), marca RGB Laser, com fibra óptica acoplada para espectroscopia Raman;

1 (um) Laser na linha 671 nm (vermelho) com potência de 500 mW;

1 (um) Laser na linha 785 e 350 mW de potência;

1 (um) Laser Nd:YAG e pulsos de 10 ns, com gerador de 2o harmônico e potência de 8 mW;

2 (dois) Lasers de He-Ne com potência de 10 mW;

2 (dois) Lasers DPSS CW, em 532 nm e potência de 200 mW.

Equipamentos de médio porte para síntese de materiais e trabalhos experimentais com variação de parâmetros termodinâmicos:

1 (um) CCR1000 Catalyst System: Capaz de investigar reações de catálise e transições de fase em tempo real, num intervalo de temperatura de 0 a 1000 graus Celsius e pressões de até 5 bar;

1 (um) Criostato de Hélio de ciclo fechado, marca Janis, modelo CCS-350S. Sistema com controle de temperatura na faixa entre 10K e 300K;

1 (um) Criostato de Hélio de ciclo fechado, marca Janis, modelo CCS400/204. Sistema com controle de temperatura na faixa entre 8K e 500K;

1 (um) Gerador de sinal HP, com saída de até 15 Volts e freqüência até 15 MHz, com interface GPIB;

1 (um) Osciloscópio Digital, 300 MHz, modelo DSO 5032A, marca Agilent Technologies, com interface USB;

1 (um) Osciloscópio Digital, 500 MHz, modelo, marca HP, com interface GPIB;

1 (um) Transladador Linear, modelo NRT 150, Marca Thorlabs, com interfacer USB.

1 (um) Sistema para crescimento de cristais pelo método de abaixamento de temperatura constituído de um banho térmico acoplado a um controlador de temperatura com taxa de 1 décimo de grau Celsius por hora.

Outros equipamentos de pequeno porte e periféricos:

1 (um) Ultra som de banho;

1 (um) Vídeo-microscópio;

1 (uma) Câmara para medidas a altas pressões hidrostáticas, Easy Lab, modelo Diacel microstat HT (20 GPa);

2 (dois) Amplificadores lock-in, sendo um deles fabricado pela EG&G capaz de trabalhar entre 1 mHz e 1 MHz, com interface para PC;

2 (duas) Balança analítica 81 g/0,00001;

2 (duas) Estufas de esterilização e secagem com controlador;

3 (três) Fornos com controladores de temperatura;

3 (três) Mesas óticas antivibratórias (uma delas importada, com dimensão 2 x 1.5 m2);

4 (quatro) Fotodetectores, sendo um deles com resolução de 1 nano segundo;

2 (dois) PHmetro de bolso FX 0.0 e 14.00 PREC 0.2 PH c/ eletrodo de cabo 80 cm;

1 (um) Controlador de temperatura acoplado a um criostato para experimentos com temperatura controlada na faixa entre 77K e 300K;

1 (um) Controlador de temperatura termoelétrico com 40 W de potência;

1 (um) Deionizador para obtenção de água pura;

1 (um) Desruptor ultrasônico de células (Sonicador - Ultrassom de Ponteira), Modelo Q500, Marca QSONIC;

1 (um) Destilador de água tipo Pilsen 2L/H;

1 (um) Multímetro de bancada HP, com interface GPIB;

1 (um) Power Meter Digital, modelo MaxField, Fabricado pela Coherent;

1 (um) Software Labview 7.1 para aquisição de dados e controle de equipamentos;

1 (uma) Bomba de vácuo turbomolecular;

1 (uma) Bomba mecânica de vácuo até 10-3 Torr;

1 (uma) Lâmpada de Xenônio com housing, 1000 Wats, com controle digital de potência;

1 (uma) Placa NI-DAQ para aquisição de dados e controle de equipamentos;

2 (dois) Controladores de temperatura para as estufas de crescimento;

2 (dois) Filtros ópticos tipo Edge Filters, marca Iridian, para as linhas 532 nm e 785 nm;

1 (uma) Lente objetiva marca Olympus VIS2, com ampliação de 50x, para o microscópio (Equipamento  MicroRaman), para trabalhar em longas distâncias (2cm);

2 (dois) Osciloscópios digitais HP, com FFT e interface para PC;

3 (três) Motores de passo + driver + software para controle de posição de alta precisão, com software Si Programme TM, fabricado pela Applied Motion;

5(cinco) Agitadores magnéticos com temperatura controlada;

1(um) sistema para medida de fluorescência resolvida no tempo com 100 os de resolução temporal.

Vale destacar que os equipamentos existentes nos laboratórios do PPGF-UFPA atendem as demandas de pesquisa e desenvolvimento não somente dos docentes e discentes do próprio Programa, mas também de outros grupos de pesquisa da UFPA, e de outras instituições do Estado do Pará, como a UFOPA, UNIFESSPA, a UEPA e o IFPA.

LABNANO-AMAZON

Em 2013, foi aprovada uma proposta para a Chamada "CT - AÇÃO TRANSVERSAL / Encomendas COCEX - CT-Transversal - Nano MCTI (APQ) 2013" para a instalação na UFPA, vinculado ao PPGF-UFPA, de um Laboratório Associado ao Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias (SisNANO). Este Laboratório Associado ao SisNANO, denominado Laboratório de Nanociência e Nanotecnologia da Amazônia (LABNANO-AMAZON) iniciou seu funcionamento em 2014.

Relacionado ao LABNANO-AMAZON foi assinado um acordo de cooperação técnico-científica entre o Ministério da Ciência, Tecnologia e Informação (MCTI) e a UFPA, onde o MCTI se comprometeu em implementar políticas que venham a contribuir para a adequação, a expansão e o fortalecimento dos Laboratórios do SisNANO.

O LABNANO-AMAZON tem como meta norteadora dar suporte à comunidade científica e tecnológica brasileira, visando ampliar a pesquisa e a inovação em Nanociência e Nanotecnologia, em particular na Região Amazônica.

O LABNANO-AMAZON é composto por um conjunto de Laboratórios localizados na Universidade Federal do Pará (UFPA), incluindo aqueles do PPGF-UFPA e é coordenado pela pesquisadora Ângela Klautau. O Laboratório é multiusuário com sistemas e serviços abertos à comunidade científica e tecnológica brasileira. A missão do LABNANO-AMAZON é atuar como um dos elementos estratégicos nacionais para o avanço científico, tecnológico e de inovação relacionados as propriedades de materiais em nanoescala. Atualmente o LABNANO-AMAZON conta com equipamentos específicos para  caracterização (espectroscopia e microscopia) de nanomateriais, incluindo  nano-biomateriais. A estrutura do LABNANO-AMAZON conta com um Comitê Gestor, formado por pesquisadores da UFPA e de outras instituições de pesquisa do Brasil; um Comitê Científico e um Técnico, que incluem pesquisadores da UFPA vinculados a grupos de pesquisa da Física, Química e NanoBiotecnologia.