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Desenvolvimento de dispositivos moduladores ópticos para o estudo de nanofios magnéticos
(2025-02-19) Silva, André José de Carvalho; Silva Júnior, José Holanda da; http://lattes.cnpq.br/9520110809903265; http://lattes.cnpq.br/1429434786759193
Neste trabalho de monografia, foram desenvolvidos dispositivos para a modulação óptica utilizando chaves ópticas e choppers para controlar a emissão de luz. Esses moduladores geraram pulsos de luz branca, que foram empregados para excitar e manipular as propriedades optoeletrônicas e spintrônicas de materiais. Em particular, foram investigados os efeitos da modulação da luz em nanofios magnéticos de níquel, com ênfase no efeito magneto-óptico Kerr. Para o controle e desenvolvimento das técnicas, foi utilizado um Arduino Uno, que gerou os pulsos e se comunicou com um computador via interface serial em Python. As chaves ópticas realizaram modulações em tempos de segundos a dezenas de segundos, enquanto os choppers efetuaram modulações em milissegundos. A luz modulada foi analisada antes e depois da reflexão nos nanofios, variando-se o ângulo entre os pulsos incidentes e refletidos na amostra. Esse procedimento permitiu investigar a fase do sinal modulado e os efeitos da interação com campos magnéticos. Os dados experimentais foram processados utilizando o software Origin, possibilitando uma análise detalhada dos comportamentos ópticos e magneto-ópticos em resposta à modulação da luz.
Desenvolvimento de um sistema eletrônico de magnetometria de efeitos oscilantes aplicada a materiais magnetoativos
(2025-02-19) Dias, Adrielson de Araújo; Silva Júnior, José Holanda da; http://lattes.cnpq.br/9520110809903265; http://lattes.cnpq.br/7617640667967532
A análise de materiais magnetoativos, como o BiFeO3, exige técnicas experimentais avançadas para compreender suas propriedades sob a influência de campos magnéticos. Uma abordagem promissora é a magnetometria de efeitos oscilantes, que utiliza campos magnéticos modulados para excitar as amostras e analisar suas respostas. Técnicas clássicas empregam sistemas compostos por bobinas e eletroímãs, integrados a circuitos eletrônicos que geram sinais magnéticos precisos. Bobinas de Helmholtz, por exemplo, são amplamente utilizadas para produzir campos homogêneos, enquanto eletroímãs reforçam a intensidade do campo aplicado. Essas configurações têm sido exploradas em diversos estudos para investigar efeitos magnetoativos, magneto-ópticos e outras interações magnéticas. Neste trabalho, foi desenvolvido e validado um sistema eletrônico voltado à aplicação da técnica de magnetometria de efeitos oscilantes. O sistema é composto por bobinas de Helmholtz calibradas para gerar campos homogêneos e eletroímãs alimentados por uma fonte DC para aumentar a intensidade dos campos. As bobinas foram projetadas e construídas com fio AWG 16 e carretéis personalizados, suportando correntes de até 3,7 A. Um gerador de funções foi integrado para modular o campo magnético, enquanto um osciloscópio monitorou as respostas experimentais das amostras posicionadas em um guia de onda central. A validação experimental foi realizada utilizando amostras de BiFeO3, submetidas a campos magnéticos oscilantes com formas de onda senoidais e pulsadas. Os dados coletados, incluindo variações de tensão e potência, foram processados em software especializado para análise quantitativa. Os resultados indicaram alterações significativas nas propriedades magnéticas das amostras, destacando o potencial do sistema para explorar novos efeitos magnetoativos. O desenvolvimento deste sistema representa um avanço significativo na aplicação da magnetometria de efeitos oscilantes, oferecendo uma plataforma robusta para estudos em materiais multiferroicos e suas aplicações tecnológicas.
Fundamentos dos sistemas microeletromecânicos quânticos
(2025-07-22) Sencadas, Luiza Fernanda de Paffer; Silva Júnior, José Holanda da; http://lattes.cnpq.br/9520110809903265; http://lattes.cnpq.br/7685091884833192
Este trabalho tem como objetivo apresentar os fundamentos dos sistemas microeletromecânicos quânticos (QMEMS), explorando seus princípios de funcionamento, processos de fabricação e aplicações emergentes. Inicialmente, é realizada uma abordagem teórica sobre os sistemas microeletromecânicos (MEMS), destacando sua importância no desenvolvimento de dispositivos miniaturizados para as mais diversas áreas da indústria e da ciência. Em seguida, são discutidas as principais tecnologias associadas à fabricação de MEMS, com ênfase no processo de eletrodeposição de filmes finos, que permite a construção de microestruturas com elevada precisão e propriedades funcionais ajustáveis. O trabalho também aborda a evolução dos MEMS para os QMEMS, dispositivos capazes de operar em regimes quânticos, explorando fenômenos como superposição e entrelaçamento, com aplicações diretas em sensores quânticos, transdutores, navegação inercial autônoma e comunicação quântica. Além disso, são discutidas as perspectivas inovadoras para a produção de QMEMS, incluindo o uso de substratos híbridos, como duróid e silício, e técnicas avançadas de microfabricação. Este estudo visa contribuir para a compreensão dos desafios e das oportunidades que essa tecnologia emergente oferece, consolidando sua relevância no cenário atual da engenharia e das ciências aplicadas.
Ondas de spin magnetostáticas em sistemas milieletromecânicos
(2025-07-22) Silva, Giovanna Celly de Lira; Silva Júnior, José Holanda da; http://lattes.cnpq.br/9520110809903265; http://lattes.cnpq.br/5873085209983944
Este trabalho de monografia apresenta um estudo sobre as ondas de spin magnetostáticas em sistemas milieletromecânicos (mEMS) baseados em filmes espessos ferromagnéticos. Inicialmente, realiza-se uma revisão teórica abrangente das propriedades magnéticas dos materiais, classificação dos materiais magnéticos e as equações de Maxwell aplicadas ao fenômeno, destacando as ondas de spin e suas características. Em seguida, discute-se a formulação teórica dos modos magnetostáticos, incluindo a equação de Walker, modos de precessão uniforme e os modos propagantes de volume e de superfície. A pesquisa avança com a análise dos sistemas mEMS, apresentando seus princípios, materiais utilizados e principais propriedades como piezoresistividade, piezoeletricidade e termoeletricidade, além de suas diversas aplicações, como acelerômetros, giroscópios, sensores de pressão e magnetômetros. Na seção de resultados, investigam-se as propriedades de propagação dos modos magnetostáticos de ondas de spin em filmes espessos, com destaque para a dinâmica da magnetização, quantização dos modos de volume, suas relações de dispersão e confinamento energético. São apresentados resultados numéricos detalhados, incluindo o cálculo da velocidade de grupo, e discutida a relevância desses modos para a operação e eficiência dos dispositivos mEMS. Também são explorados os modos de superfície e os modos mistos, ampliando a compreensão sobre os comportamentos magnetostáticos nesses sistemas. Finalmente, o trabalho apresenta uma análise geral dos modos de ondas de spin em sistemas mEMS, ressaltando as perspectivas futuras para aplicação e otimização destes dispositivos baseados em fenômenos magnéticos. O estudo contribui para o desenvolvimento teórico e aplicado de tecnologias magneto-mecânicas em escala micro, essenciais para a inovação em sensores e atuadores avançados.