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”.

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Troféu

Em 2021 a Ordem dos Engenheiros (OE) celebrou 85 anos e 152 anos enquanto associação representativa destes profissionais portugueses. Durante as comemorações, esta sociedade pública profissional distinguiu Ciências ULisboa com o Troféu OE pelo centenário da criação da licenciatura Engenharia Geográfica/Geoespacial, um dos 12 que foram atribuídos durante a Gala 85 Anos OE.

Campus da Faculdade - passagem

“O equilíbrio entre o pensamento holístico e o pragmatismo experimental, entre a intuição e a dedução, é difícil de atingir. A educação é o terreno próprio para não recearmos essa viagem”, escrevem Rui Malhó e Helder Coelho, a propósito da obra “Complexidade: implicações e políticas globais”, apresentada recentemente na Fundação Calouste Gulbenkian.

Logotipo da rubrica radar Tec Labs

Vigésima rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade. A empresa em destaque é a Shift.

1.ª edição das Medalhas de Mérito Científico REN - Ciência LP

Adyler Frota,  alumnus do mestrado integrado em Engenharia da Energia e Ambiente da Faculdade, foi galardoado este mês com o 2.º prémio das Medalhas de Mérito Científico REN - Ciência LP, na categoria jovens estudantes, pela tese “Otimização do Desempenho Ótico de amostras de silício cristalino por Metal Assisted Chemical Etching (MACE)” e que contou com os orientadores José Silva e Ivo Costa.

grupo de atletas da equipa AEFCL

A equipa de natação da AEFCL conquistou nove medalhas num total de 24 provas no Campeonato Nacional Universitário de Natação em Piscina Curta. A AEFCL conseguiu a sua melhor classificação de sempre nestes campeonatos.

 albatrozes-de-sobrancelha

Um estudo liderado por um estudante do doutoramento em Biologia e Ecologia das Alterações Globais sobre a influência da temperatura da água do mar nos “divórcios” de uma população de albatrozes demostrou, pela primeira vez, uma influência direta do meio ambiente nas taxas de separação desta espécie monogâmica.

Maria Amélia Martins-Loução

“O esforço contínuo em inovar e cruzar saberes vale sempre a pena”, diz a cientista Maria Amélia Martins-Loução, distinguida com o Grande Prémio Ciência Viva 2021.

Brochuras e outros brindes

"A comunicação gera representações sociopsicológicas que são usadas para diferenciar, reconhecer e memorizar os seus bens, produtos e serviços, tornando-os singulares." Mais uma rubrica em jeito de editorial, da autoria de Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Maria Manuel Torres com alunos

"A Matemática serve para fazer magia", comenta Maria Manuel Torres, professora do Departamento de Matemática, a propósito da sessão sobre investigação em Matemática pura, realizada no âmbito do "Encontro com o Cientista", uma inicativa do Pavilhão do Conhecimento - Escola Ciência Viva. A Faculdade recebeu a visita de cerca de 45 alunos, com cerca de 10 anos, acompanhados pelas suas professoras e auxiliares, assim como por técnicos da Ciência Viva.

Reboot - closing this endless crisis [terminar esta crise interminável]

A Reboot é uma associação sem fins lucrativos formada em outubro de 2020 com a missão de criar uma comunidade focada no combate à crise climática. Circular 2021 é o próximo evento organizado pela Reboot, e decorre a 1 de dezembro, na Aula Magna da Reitoria da ULisboa.

Todas as semanas são boas para dar a conhecer os cientistas e o que investigam, assim como os seus contributos para o avanço do conhecimento, ainda assim há semanas mais especiais que outras, como é o caso da Semana da Ciência e da Tecnologia.

Imagem abstrata relacionada com o cartaz promocional do ranking

Alan Phillips é distinguido, pelo 4.º ano consecutivo, como um dos cientistas mais citados na área da Ciência Vegetal e Animal a nível mundial, pelo Highly Cited Researchers da Clarivate Analytics, uma empresa norte-americana especializada em gestão de informação científica.

musaranho-de-dentes-brancos

Investigador do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar polo da Ciências ULisboa lidera descoberta sobre o comportamento social do musaranho-de-dentes-brancos.

Mulher escreve num quadro

Quer saber quem são os cientistas mais citados a nível mundial? Aceda gratuitamente aos dados da Mendeley, publicados na Elsevier. Portugal tem 481 cientistas no ranking referente ao impacto ao longo da carreira e 703 no ranking de 2020. Ciências ULisboa apresenta melhores resultados face a 2019.

4 pessoas com colete refletor

O Gabinete de Segurança, Saúde e Sustentabilidade da Ciências ULisboa promoveu a realização do primeiro simulacro no edifício do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente. O primeiro exercício na Faculdade ocorreu em dezembro de 2013. Até agora já foram realizados 19 simulacros.

João Carlos Ribeiro Reis, professor aposentado do Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade, e investigador do Centro de Química Estrutural, faleceu no passado dia 5 de novembro. A Faculdade apresenta sentidas condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Logotipo da rubrica radar Tec Labs

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

Seringas

Ensaio da autoria dos professores Manuel Carmo Gomes e Carlos Antunes.

uvas com a doença oídio

Estudo liderado por Ana Margarida Fortes, professora do DBV Ciências ULisboa e coordenadora de um dos grupos do BioISI Ciências ULisboa, está entre os cinco melhores artigos da Journal of Experimental Botany, uma prestigiada revista de investigação em plantas.

Maria Helena Carvalho de Sousa Andrade e Silva, professora aposentada da Ciências ULisboa, faleceu aos 94 anos, no passado dia 31 de outubro. A Faculdade apresenta sentidas condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Estrutura 3D da proteína S100B

Uma equipa internacional liderada pelo cientista Cláudio M. Gomes, professor do DQB Ciências ULisboa e coordenador do laboratório PMAB do BioISI, descobriu uma nova função para uma proteína do cérebro, que atrasa a formação de depósitos proteicos causadores de demências como a doença de Alzheimer. Guilherme Moreira, estudante de doutoramento em Bioquímica na Ciências ULisboa, orientado por Cláudio M. Gomes, é o primeiro autor do estudo.

 

Flores, livro e ampulheta

"Apesar de tudo, outubro foi um rico mês e novembro promete ser igual (...) O dia de amanhã, ainda que não esteja garantido, é uma série ininterrupta e eterna de instantes e é nosso". Mais uma rubrica em jeito de editorial, da autoria de Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Cérebro

"Para cada uma destas operações interessa estudar como nos vamos conduzir, e em que direção vamos prosseguir, logo quais são os princípios das coisas especulativas e os da imaginação",  in No Campus com Helder Coelho.

crianças numa visita ao laboratório

Ciências ULisboa recebeu, no passado dia 6 de outubro, 47 alunos do 4º ano, da Escola Básica Mestre Querubim Lapa, no âmbito do programa Escola Ciência Viva do Pavilhão do Conhecimento. A visita realizou-se no âmbito da atividade “Encontro com o cientista” e teve como anfitrião o professor do Departamento de Física, Rui Agostinho.

Campus da Faculdade

A Faculdade dá a conhecer uma vez mais a melhor ciência que se faz nesta centenária instituição. O Dia da Investigação da Ciências ULisboa realiza-se a 27 de outubro, no grande auditório, sito no edifício C3 e conta com uma sessão especial dedicada às Alterações Climáticas, área de investigação onde Ciências ULisboa é líder.

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