2020 marcado por avanços na fotónica

Nature divulgou primeira realização experimental de padrões moiré óticos, Nature Photonics primeira realização de solitões em redes moiré e Science primeira realização de isolante topológico fotónico

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Para Vladimir Konotop os resultados alcançados recentemente têm um grande interesse para a ciência

Ciências ULisboa

Vladimir Konotop foi um dos primeiros entrevistados dos Sons de Ciências, numa conversa em que foi possível ficar a conhecer um pouco da história deste cientista, que tem publicado nos mais prestigiados jornais e revistas científicas.

2020 é um ano que ficará para a história por muitas razões relacionadas com a pandemia, mas também pelos avanços registados na ciência que estuda os fotões, particularmente na fotónica linear e não linear. No início do ano, a edição impressa da revista Nature, divulgou a primeira realização experimental de padrões moiré óticos, depois seguiram-se a Nature Photonics  onde a primeira observação de feixes localizadas óticos não lineares foi relatada, enquanto a revista Science reportou recentemente a primeira realização experimental de fases topológicas não triviais induzidas pela não linearidade.

As redes moiré resultam da superposição de duas estruturas periódicas idênticas ou semelhantes giradas ou deslocadas uma em relação à outra. Esses padrões aparecem em muitas situações, mesmo na vida quotidiana, incluindo design artístico, indústria têxtil, arquitetura, processamento de imagem, metrologia, interferometria e outros. A implementação de padrões moiré usando estruturas cristalinas bidimensionais (grafeno) já permitiu aos cientistas observar uma rica variedade de fenómenos físicos incomuns que abriram uma nova área no mundo da física bidimensional.

O artigo da Nature “Localization and delocalization of light in photonic moiré lattices” apresenta a primeira realização experimental de padrões moiré óticos, nomeadamente, a primeira demonstração experimental de transição bidimensional localização-deslocalização de feixes de luz em potenciais óticos puramente regulares. O trabalho foi desenvolvido no laboratório de Fanwei Ye, professor da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China e contou com a colaboração teórica de Vladimir Konotop, professor do Departamento de Física e investigador do Centro de Física Teórica e Computacional da Ciências ULisboa, e com a colaboração dos laboratórios do Institute of Spectroscopy (IS), na Rússia, e  ICFO – The Institute of Photonic Sciences, na Espanha. Na experiência realizada na China foram produzidas redes moiré óticas pitagóricas e hexagonais reconfiguráveis. A transição localização-deslocalização foi observada em redes reconfiguráveis na passagem entre fases comensurável (periódica) e incomensurável (aperiódica).

Baseando-se na tecnologia desenvolvida no artigo da Nature, o mesmo grupo de cientistas continuou o estudo de redes moiré fotónicas para meios não lineares. O artigo "Optical soliton formation controlled by angle twisting in photonic moiré lattices", publicado na Nature Photonics, apresenta esse trabalho, nomeadamente a formação de solitõesisto é feixes óticos de área finita, em reticulados que passam suavemente de geometrias totalmente periódicas para aperiódicas, com propriedades de limiar que são uma manifestação direta pura da física de bandas planas.

As redes moiré fotónicas abrem novas possibilidades para a exploração de uma infinidade de fenómenos físicos bidimensionais em ambiente ótico em regimes linear e não linear.

Outros artigos na área de fotónica e física topológica não linear que contaram com a colaboração de Vladimir Konotop em 2020

ACS Photonics | 2020-02-18
Vector Topological Edge Solitons in Floquet Insulators

Optics Letters | 2020-04-15
Bragg solitons in topological Floquet insulators

Optics Letters | 2020-03-15
Edge solitons in Lieb topological Floquet insulator

Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical |  2020-07-06
Construction of potentials with multiple spectral singularities

New Journal of Physics | 2020-01-30
A universal form of localized complex potentials with spectral singularities

Optics Letters | 2020-07-01
Universal form of arrays with spectral singularities

Symmetry | 2020-10-14
Asymmetric Perfect Absorption and Lasing of Nonlinear Waves by a Complex δ-Potential

Physical Review Letters | 2020-07-31
Stable Nonlinear Modes Sustained by Gauge Fields

New Journal of Physics | 2020-10-08
Stable two-dimensional soliton complexes in Bose–Einstein condensates with helicoidal spin–orbit coupling

Physical Review Research | 2020-01-10
Multidimensional hybrid Bose-Einstein condensates stabilized by lower-dimensional spin-orbit coupling

Isoladores topológicos eletrónicos são sólidos que não conduzem eletricidade dentro do seu volume, mas ao mesmo tempo são condutores perfeitos ao longo da sua superfície.  Isoladores topológicos fotónicos criados pelas redes de guisa de onda são os análogos óticos de tais isoladores. Em fases, chamadas topológicas, eles guiam a luz ao logo das superfícies destes cristais fotónicos. A propagação de luz em isoladores topológicos, suportados pela estrutura matemática subjacente ao seu design, é dotada pela extrema robustez em relação a imperfeições ou perturbações externas.

No trabalho experimental desenvolvido no laboratório de Alexander Szameit, professor da Universidade de Rostock, na Alemanha, que também contou com o contributo teórico de Vladimir Konotop, bem como dos estudos numéricos do IS e ICFO foi demonstrado pela primeira vez que a fase topológica em cristais fotónicos pode ser induzida pela não linearidade. O trabalho "Nonlinearity-induced photonic topological insulator" foi publicado na revista Science no passado mês de novembro.

Os cientistas demonstraram que a não linearidade ótica pode induzir uma mudança topológica nas propriedades de uma rede fotónica. Em baixa potência, a luz da sonda vaza uniformemente para o resto da rede, uma fase oticamente trivial. Acima da potência limite, a não linearidade ótica induz uma mudança topológica nas propriedades da rede fotónica e a luz da sonda é confinada a se propagar ao longo da borda da estrutura. Os resultados ilustram uma rota para controlar dinamicamente a propagação da luz e levantam questões teóricas como a própria existência, definição, e propriedades de invariantes topológicos de sistemas não lineares.

Para Vladimir Konotop os resultados alcançados recentemente têm um grande interesse para a ciência: "tudo isto tem uma extrema relevância conceptual e novas aplicações da ótica, para a física em geral, e até para a Matemática, uma vez que nas experiências são envolvidos padrões até agora pouco explorados ou mesmo não explorados”.

ACI Ciências ULisboa
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

"É mais uma vez com uma enorme alegria que constatamos que Ciências ULisboa foi reconhecida como faculdade de excelência, sendo escolhida por mais de nove centenas de alunos na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso (CNA) ao ensino superior", escreve Pedro Almeida, subdiretor da Faculdade, que salienta o orgulho e a enorme responsabilidade que a Faculdade tem em formar mais uma geração de cientistas e de cidadãos, de acordo com aquilo que são os valores da Ciências ULisboa: proximidade, rigor, impacto social.

trevo

Todos os dias são bons para serendipidades. Todos os dias também são bons para ocasiões previstas e que produzem factos.

Clara Grilo

Clara Grilo é bióloga e tem desenvolvido estudos sobre o impacto das estradas na fauna silvestre, nomeadamente na abundância relativa, comportamento, mortalidade por atropelamento e risco de extinção em aves e mamíferos. É investigadora no CESAM Ciências ULisboa, mas também é uma alumna da Faculdade. Fique a par de como foi estudar nesta faculdade e o que a levou a ir para o estrangeiro.

Um lince Ibérico sub-adulto

Mais de 120 espécies de mamíferos terrestres são particularmente vulneráveis à mortalidade por atropelamento e várias populações podem extinguir-se em 50 anos se persistirem os níveis de atropelamentos observados. A declaração é de Clara Grilo, investigadora do CESAM Ciências ULisboa, que lidera a investigação e que resultou na publicação de um artigo na prestigiada revista científica Global Ecology and Biogeography.

A missão Sentinel marca uma nova era na observação da Terra com o Copernicus

"A deteção remota veio revolucionar a forma de observação da Terra (...) desde as câmaras acopladas a aviões (...) aos mais variados sensores a bordo dos diversos satélites que orbitam a Terra, estes equipamentos têm permitido a aquisição sistemática de grandes volumes de imagens da superfície terrestre, possibilitando a sua monitorização a um nível global, regional e local de modo a uma gestão mais sustentável", escreve Ana Cristina Navarro Ferreira, professora do DEGGE Ciências ULisboa, por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial.

Estrutura molecular do óxido aniónico [Mo7O24]<sup>6-</sup>, cuja dissolução apresenta propriedades oncocidas

Investigação conjunta entre o BioISI Ciências ULisboa, a CIC NanoGUNE e a Universidade de Glasgow permite um avanço no conhecimento sobre quimioterapias com óxidos de molibdénio e realça as nuances pelas quais os sucessivos equilíbrios de pH controlam a ação oncocida aparente do {Mo7}.

Cratera inativa em Cabo Verde

António Morais Romão Serralheiro, professor catedrático jubilado da Ciências ULisboas, faleceu no passado dia 25 de agosto. A Faculdade apresenta as sinceras e sentidas condolências aos seus familiares, amigos e colegas. Leia a homenagem de um dos seus antigos alunos, atualmente professor e investigador da Faculdade, José Madeira.

Ricardo Simões no laboratório

Ricardo Simões, antigo aluno da Ciências ULisboa e investigador pós-doutorado do Centro de Química Estrutural da ULisboa, é um dos vencedores do Prémio Franzosini 2020, e o primeiro cientista português a receber este galardão internacional, que devido à situação pandémica foi entregue este verão.

Aula Magna

Os Prémios Científicos ULisboa/ CGD 2020 existem desde 2016. Até 2020 já foram concedidos 83 prémios e 87 menções honrosas a cientistas da Universidade. Desses, 14 prémios e 16 menções honrosas foram entregues a cientistas da Ciências ULisboa. Este ano na Faculdade estão de parabéns oito personalidades.

Dunas Monte Gordo

O Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas e a Ciências ULisboa assinaram recentemente um contrato de cooperação para desenvolvimento de viveiros de espécies dunares.

Quatro cenários diferentes para a formação do próximo supercontinente

Como será o clima da Terra quando o próximo supercontinente se formar? Ana Pires, comunicadora de ciência do IDL Ciências ULisboa, escreve sobre a nova publicação que tem em conta o impacto da tectónica de placas, da rotação do planeta e da radiação solar no clima futuro da Terra. Este novo trabalho publicado na revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems da American Geophysical Union é da autoria dos cientistas Michael Way, Hannah Davies, João C. Duarte e Mattias Green.

Uma aplicação mais recente da fotogrametria é a robótica com base em câmaras estéreo, usada em veículos autónomos terrestres e espaciais, como é o caso do Perseverance

"Não é de mais dizer, que hoje em dia, a fotogrametria é indispensável na cartografia da Terra e que leva a Engenharia Geoespacial até à superfície de Marte", escreve Paula Redweik, professora do DEGGE Ciências ULisboa, por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial.

Mulher a escrever num quadro e homem ao lado

"A comunicação tem múltiplas funções num organismo. Uma boa prática, por exemplo, passa por acautelar a reputação dessa estrutura, e para que tal aconteça quem trabalha numa organização deve conhecer esse organismo, nomeadamente a sua missão, visão e lema; e o conjunto de pessoas que constituem esse grupo de trabalho", escreve Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Cumprimento entre Bernardo Duarte e o Reitor da ULisboa

A 26 de julho comemorou-se o Dia da ULisboa. A sessão decorreu na Aula Magna, e contou com a Cerimónia de Entrega de Prémios Científicos ULisboa/CGD das edições de 20219 e 2020. Num conjunto de 18 prémios e 23 menções honrosas, nesta edição de 2020, foram atribuídos quatro prémios e quatro menções honrosas a docentes e investigadores da Ciências ULisboa.

Trabalho a decorrer no âmbito da campanha oceanográfica EMSO-PT Leg 1

O Instituto Dom Luiz (IDL) da Ciências ULisboa é responsável pelo desenvolvimento e construção de estações sísmicas de fundo oceânico (OBS).

A aluna está a centrifugar amostras de ácidos nucleicos no âmbito do fluxograma experimental da atividade de sequenciação.

Mónica Vieira Cunha, professora do Departamento de Biologia Vegetal da Ciências ULisboa, investigadora do cE3c e coordenadora científica do projeto COVIDETECT, foi uma das oradoras da sessão “COVIDETECT – Deteção e quantificação de SARS-CoV-2 em águas residuais, como alerta precoce para a disseminação do vírus na comunidade”, organizada pela Águas do Norte, em formato online, no passado dia 13 de julho.

Mão a segurar num telemóvel com o google maps em fundo

Mais uma crónica por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial, desta vez da autoria de Ana Cristina Navarro Ferreira, professora do DEGGE Ciências ULisboa.

Jorge Relvas

Jorge Relvas, professor do Departamento de Geologia da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz, é o primeiro português a ser distinguido com a medalha da Society for Geology Applied to Mineral Deposits.

Faleceu no passado dia 28 de junho de 2021 Maria da Conceição Vieira de Carvalho, professora do DM Ciências ULisboa, investigadora do CMAFcIO e investigadora visitante permanente na Rutgers University, nos USA. Ciências ULisboa lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Encontro Ciência 2021 - Dezoito cientistas recebem as medalhas de mérito científico

O Ciência 2021 atribuiu 18 medalhas de mérito científico, destaque para os professores cientistas da Faculdade - Fernando Catarino, Isabel Âmbar e Maria José Costa (Zita). Por ocasião deste importante acontecimento surgiram três conversas com os membros da Faculdade: "a cereja em cima do bolo". 

Logotipo Radar

Décima sétima rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade.

engenheiro a operar com digitalização a laser 3D

Mais uma crónica por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial, desta vez da autoria de João Calvão Rodrigues, professor do DEGGE Ciências ULisboa.

Pessoa com a mão no ar

"Será que a sociedade portuguesa reconhece a excelência da investigação científica produzida em Portugal? Não basta produzir conhecimento científico de elevada qualidade, para que este seja reconhecido pelo público como tal", escreve Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Rui Gonçalvez Deus fardado

Rui Gonçalves Deus, oficial da Marinha e especialista em Investigação Operacional, dá-nos a conhecer o seu percurso académico e profissional, e conta-nos de que forma a passagem pela Faculdade o ajudou a alcançar o sucesso profissional.

 Estrutura molecular

Os compostos alílicos de Mo(II) têm sido estudados na Ciências ULisboa há vários anos, tendo sido demonstrada a sua atividade como precursores de catálise na oxidação de olefinas.

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