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
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António Branco

Um dos resultados chave da análise levada a efeito é o de que a língua portuguesa é um dos idiomas para o qual a preparação tecnológica para a era digital é "fragmentária".

Imagem abstrata da  "Philosophy of Science in the 21st Century - Challenges and Tasks"

Durante o evento será lançado o programa doutoral em Filosofia da Ciência, Tecnologia, Arte e Sociedade, recentemente aprovado pela FCT, com a mais elevada classificação: “Exceptionally strong with essentially no weaknesses”.

Rita Cascão

O sucesso do Biobanco-IMM é promovido pelo contínuo aumento de parcerias e colaborações não só com empresas de biotecnologia e unidades de saúde, mas também com institutos de investigação científica e investigadores académicos de ciências básicas, como os investigadores da FCUL.

SIMPLES AZULEJOS

Azulejos quadrados e Matemática

 

Bandeira de Marrocos

Atualmente a equipa prossegue com os trabalhos de correção de falhas e de afinação do CuCo de modo a dar apoio às sete faculdades marroquinas e a prepará-lo também para entrar em operação no DI-FCUL já no próximo ano letivo.

José Afonso

Chama-se galáxia IRAS 08572+3915 e é a mais luminosa do universo local. José Afonso é um dos membros da equipa de astrónomos internacionais, que anunciou recentemente a descoberta. O investigador da FCUL e dirigente do CAAUL é muito otimista quanto ao presente e futuro desta área científica.

Consulte informação adicional aqui.

Bill Fyfe foi um grande amigo de Portugal. Orientou ou coorientou vários doutoramentos de portugueses, acerca de temas relevantes para Portugal e fomentou as ligações científicas entre Portugal-Brasil-Canadá. Em 1990 a Universidade de Lisboa outorgou-lhe o grau de doutor honoris causa.

Uma das consequências do aumento da disponibilidade de fontes laser de maior potência, compactas e a baixo preço é o aumento da sua má utilização.

Circo Matemático

“O objetivo do Circo é mostrar que é possível utilizar resultados matemáticos para produzir resultados espetaculares e para divertir e motivar as pessoas”, explicou o professor da FCUL, Pedro Freitas.

Temos sido pioneiros de muito boas práticas no ensino superior. Uma excelente escola e nós, que cá estamos, sabemos isso. E os alunos também. Os que cá estão e os que já cá estiveram. Mas hoje não chega. Temos que saber responder aos desafios e temos que exportar as nossas mais-valias.

Inscrições 2013/2014

Atualmente estudam na FCUL mais de cinco mil alunos, a maioria conhece bem os cantos da casa centenária, outros nem tanto, por isso é especialmente importante o acolhimento dado durante o arranque do ano letivo, que o digam a Catarina, a Leonor e o Ricardo!

Joaquim Dias

Num planeta com mais de 7000 milhões de pessoas, vão ser necessárias quantidades enormes de alguns recursos naturais que começam a escassear. Chegará em breve a era da mineração submarina? Existe tecnologia adequada? Será possível a mineração em condições de preservar a diversidade natural dos ecossistemas marinhos?

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Através de diversas atividades práticas vamos aprender qual o papel do sol na dinâmica da atmosfera e do oceano, qual a importância dos oceanos, das calotes polares e da vegetação, como se formam as nuvens e os sistemas meteorológicos, e como funciona o ciclo da água.

Foi a 26 de Outubro que se realizou a Maratona Inter-Universitária de Programação, 2013, (MIUP2013).

Uma das surpresas do Dia Internacional passa pela exposição do concurso de fotografia lançado recentemente e alusivo ao tema “Mobilidade Internacional”.

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Atualmente, para além do “básico” lápis de grafite com que todos ainda escrevemos, até o desenvolvimento dos carros híbridos está dependente da evolução e extração dos recursos da nossa “casa”.

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Como é que são gerados os tremores de Terra? E os tsunamis? Como é que nós reconhecemos no terreno a existência de tsunamis antigos? Porque é que na Nazaré vemos ondas tão grandes? Todos estes fenómenos são o reflexo de um enorme dinamismo do nosso planeta.

SCOPUS é também uma ferramenta para estudos bibliométricos e avaliações de produção científica.

Na cobertura dos edifícios da Universidade de Lisboa foi recentemente instalada a maior central fotovoltaica da cidade de Lisboa. Para além da bela vista sobre o Jardim do Campo Grande, vamos poder apreciar os desafios e o potencial dos telhados urbanos para produção de eletricidade solar.

A empresa SISCOG – Sistemas Cognitivos, SA, procura candidato para integrar a sua equipa.

J. A. Quartau

Na verdade, considerando apenas as abelhas, se estas fossem recompensadas pelo seu trabalho na polinização dos pomares e de outras plantas cultivadas, teríamos que lhes pagar como fatura anual global pelo menos setenta mil milhões de euros, a que seria ainda necessário adicionar várias centenas de milhões pelos lucros adicionais com a produção de mel e de cera.

Livre acesso a trabalhos dos cientistas laureados com o Prémio Nobel 2013

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