53
ANEXO 1

Novo Documento 2019-12-17 08.24...2 Thiago de Almeida Ushikoshi 1 5.60 7.20 6.40 Habilitado 3 Leandro José Evilásio Campos 1 2.75 9.30 6.03 Lista de Espera 4 Rafael Cardoso do Nascimento

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ANEXO 1

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ANEXO 2

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Declaramos, para os devidos fins, que Lucas Eduardo Ribeiro Duarte, portador(a) do documento nº 12413528601,realizou em 06 de Outubro de 2019, a prova de língua inglesa da Aplicação de Avaliação de Proficiência em línguaestrangeira para Programas de Pós-graduação, tendo obtido nota 7,2.

Esta declaração tem validade de dois anos.

São Carlos, 22 de outubro de 2019.

Autenticação online em https://proficingles2-19sc.faiufscar.com/certificados/autenticar, código SlMxRFBGTXNReVJnQ21BSw==

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Declaramos, para os devidos fins, que Mauricio Taconelli, portador do CPF nº 39436636806, realizou aprova de proficiência em língua inglesa da Frente de Proficiência em língua estrangeira para Programasde Pós-graduação do Instituto de Línguas da UFSCar, tendo obtido a nota 9,08, em 14 de abril de 2019. Aobtenção de nota igual ou superior a 6,0 (seis) equivale à proficiência mínima exigida pelos programas depós-graduação na habilidade de leitura em língua estrangeira. Este documento tem validade de doisanos.

São Carlos, 14 de abril de 2019.

Autenticação online em https://proficinglesppge-2.faiufscar.com/certificados/autenticar, código SlMxRFlGUXRVekJnQ21BSw==

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ANEXO 3

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Universidade Federal de São Carlos

CCET - Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia

PPGEE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Rod. Was. Luís, km 235 – Cx. Postal 676 – CEP 13.565-905

Tel.: (16) 3351-8258 E-mail: [email protected]

Resultados Parciais da ETAPA 2 e Classificação do Processo Seletivo

A Comissão de Seleção do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) da

Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) torna público os Resultados Parciais da ETAPA 2 e

Classificação do Processo Seletivo referente ao Edital PPGEE/UFSCar n. 005/2019.

CLASSIFICAÇÃO ETAPA 1 - Processamento Digital de Sinais

SUBLINHA: Processamento Digital de Sinais Biomédicos

Nota de Corte da ETAPA 2: 7,00

POSIÇÃO CANDIDATO(A) Opção NOTA

ETAPA 1 NOTA

ETAPA 2 NOTA FINAL

SITUAÇÃO

Brenda Mendes Lopes 1° 2.00 3.45 2.73 Não Habilitado

SUBLINHA: Processamento de Sinais para Sistemas Mecatrônicos

Nota de Corte da ETAPA 2: 7,00

POSIÇÃO CANDIDATO(A) Opção NOTA

ETAPA 1 NOTA

ETAPA 2 NOTA FINAL

SITUAÇÃO

1 Gabriel da Silva Rodrigues 1° 4.50 10.00 7.25 Habilitado

2 Thiago de Almeida Ushikoshi 1° 5.60 7.20 6.40 Habilitado

3 Leandro José Evilásio Campos 1° 2.75 9.30 6.03 Lista de Espera

4 Rafael Cardoso do Nascimento 1° 4.60 7.00 5.80 Lista de Espera

5 Tayná Bertacine de Almeida 1° 3.75 7.40 5.58 Lista de Espera

6 Rafael Magalhães Carvalho 1° 2.00 7.10 4.55 Lista de Espera

Deniver Reinke Schutz 1° 2.70 0.00 1.35 Não Habilitado

CLASSIFICAÇÃO ETAPA 1 - Fotônica: Materiais e Dispositivos

SUBLINHA: Materiais e Dispositivos aplicados a Fotônica e Optoeletrônica

Nota de Corte da ETAPA 2: 7,0

POSIÇÃO CANDIDATO(A) Opção NOTA

ETAPA 1 NOTA

ETAPA 2 NOTA FINAL

SITUAÇÃO

1 Monica Cristina Ferro Martins 1° 1.00 8.00 4.50 Habilitado

2 Tayná Bertacine de Almeida 2° 3.75 7.17 5.46 Habilitado

3 Jáder de Souza Oliveira 2° 0.50 7.08 3.79 Habilitado

Gabriel Charlui Correa 2° 0.75 5.12 2.94 Não Habilitado

Leandro José Evilásio Campos 2° 2.75 0.00 1.38 Não Habilitado

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Universidade Federal de São Carlos

CCET - Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia

PPGEE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Rod. Was. Luís, km 235 – Cx. Postal 676 – CEP 13.565-905

Tel.: (16) 3351-8258 E-mail: [email protected]

CLASSIFICAÇÃO ETAPA 1 - Smart Grids

SUBLINHA: Smart Grids - Planejamento, Análise e Operação

Nota de Corte da ETAPA 2: 7,0

POSIÇÃO CANDIDATO(A) Opção NOTA

ETAPA 1 NOTA

ETAPA 2 NOTA FINAL

SITUAÇÃO

1 Rafael José Minhoto 1º 2.00 9.00 5.50 Habilitado

2 Vinícius Sebastião Araújo de Castro 1º 2.35 8.20 5.28 Habilitado

3 Luiz Gustavo Reis Bernardino 1º 2.00 8.34 5.17 Habilitado

Celestino Mendes Lopes Junior 1º 1.45 4.50 2.98 Não Habilitado

Laura Ribeiro Fardin 1º 2.50 0.00 1.25 Não Habilitado

Alexandre Augusto Ballestero 1º 1.25 0.00 0.63 Não Habilitado

Marina Schimidt 1º 1.25 0.00 0.63 Não Habilitado

Sozinho Domingos Ussivane 2º 1.50 6.10 3.80 Não Habilitado

Rafael Cardoso do Nascimento 2º 4.25 0.00 2.13 Não Habilitado

Deniver Reinke Schutz 2º 2.70 0.00 1.35 Não Habilitado

Brenda Mendes Lopes 2º 2.00 0.00 1.00 Não Habilitado

SUBLINHA: Eletrônica de Potência e Processamento de Energia

Nota de Corte da ETAPA 2: 7,0

POSIÇÃO CANDIDATO(A) Opção NOTA

ETAPA 1 NOTA

ETAPA 2 NOTA FINAL

SITUAÇÃO

1 Wenzel Maier 1º 1.75 9.5 5.63 Habilitado

2 Sozinho Domingos Ussivane 1º 1.50 7.2 4.33 Lista de Espera

Yanick Rodolfo Gomes 1º 0.75 0.0 0.38 Não Habilitado

3 Luiz Gustavo Reis Bernardino 2º 2.00 7.5 4.75 Lista de Espera

Celestino Mendes Lopes Junior 2º 1.45 4.5 2.98 Não Habilitado

De acordo com o edital, os(as) candidatos(as) APROVADOS(AS) ou em LISTA DE ESPERA deverão

manifestar interesse na vaga no período de 17/02/2020 a 21/02/2020.

Maiores informações sobre os procedimentos de matrícula serão enviados por e-mail para os candidatos(as) aprovados(as), após a divulgação do resultado final.

Qualquer dúvida, entrar em contato com a Secretaria do PPGEE por meio do email [email protected] ou pelo

telefone (16) 3351-8258.

São Carlos, 13 de dezembro de 2019

Comissão de Seleção

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ANEXO 4

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Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb

1 2 3 4 1 1 2 3 4 5 6 7

5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 13 14

12 13 14 15 16 17 18 9 10 11 12 13 14 15 15 16 17 18 19 20 21

19 20 21 22 23 24 25 16 17 18 19 20 21 22 22 23 24 25 26 27 28

26 27 28 29 30 31 23 24 25 26 27 28 29 29 30 31

Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb

1 2 3 4 1 2 1 2 3 4 5 6

5 6 7 8 9 10 11 3 4 5 6 7 8 9 7 8 9 10 11 12 13

12 13 14 15 16 17 18 10 11 12 13 14 15 16 14 15 16 17 18 19 20

19 20 21 22 23 24 25 17 18 19 20 21 22 23 21 22 23 24 25 26 27

26 27 28 29 30 24 25 26 27 28 29 30 28 29 30

31

Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb

1 2 3 4 1 1 2 3 4 5

5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8 6 7 8 9 10 11 12

12 13 14 15 16 17 18 9 10 11 12 13 14 15 13 14 15 16 17 18 19

19 20 21 22 23 24 25 16 17 18 19 20 21 22 20 21 22 23 24 25 26

26 27 28 29 30 31 23 24 25 26 27 28 29 27 28 29 30

30 31

Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sáb

1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5

4 5 6 7 8 9 10 8 9 10 11 12 13 14 6 7 8 9 10 11 12

11 12 13 14 15 16 17 15 16 17 18 19 20 21 13 14 15 16 17 18 19

18 19 20 21 22 23 24 22 23 24 25 26 27 28 20 21 22 23 24 25 26

25 26 27 28 29 30 31 29 30 27 28 29 30 31

Matrícula dos alunos Ingressantes e alunos Regulares; Matrícula nas Disciplinas Oferecidas no 2°Semestre

Período de inscrições para Alunos Especiais

Análise das inscrições dos alunos especiais pelos docentes das disciplinas

Divulgação das incrições de alunos especiais deferidas

Início do 1° Semestre Letivo

Matrícula Presencial dos alunos Ingressantes - Entrega de Documentos

Data limite para Cancelamento de Matrícula em Disciplina do 1° Semestre

15/05 Data limite para substituição do conceito I

Término do 1° Semestre Letivo

Prazo final para digitação das notas no ProPGweb

Matrícula dos alunos Ingressantes e alunos Regulares; Matrícula nas Disciplinas Oferecidas no 2°Semestre

Período de inscrições para Alunos Especiais

Análise das inscrições dos alunos especiais pelos docentes das disciplinas

Divulgação das incrições de alunos especiais deferidas

Início do 2° Semestre Letivo

Matrícula Presencial dos alunos Ingressantes - Entrega de Documentos

Data limite para Cancelamento de Matrícula em Disciplina do 2° Semestre

23/10 Data limite para substituição do conceito I

Término do 2° Semestre Letivo

Prazo final para digitação das notas no ProPGweb

Recesso

Feriado

18/07

31/07

17/02 - 21/02

26/02 - 28/02

09/03

15/05

02/03 - 04/03

06/03

09/03 - 13/03

Calendário Acadêmico do PPGEE - 2020

Janeiro 2020 Fevereiro 2020 Março 2020

Abril 2020 Maio 2020 Junho 2020

Julho 2020 Agosto 2020 Setembro 2020

Outubro 2020 Novembro 2020 Dezembro 2020

X

X

03/08 - 05/08

27/07 - 31-07

17/08

23/10

06/08 - 07/08

07/08

31/12

19/12

17/08 a 21/08

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ANEXO 5

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Última atualização realizada no dia 23/10/19 10:34

10/23/2019 10:34

Grade de Horários - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - 1º Semestre de 2020

1 Período

8:00 -- 10:00 10:00 -- 12:00 14:00 -- 16:00 16:00 -- 18:00

SEGUNDA

TERÇA

CD: EEL-007 CD: EEL-007

Téc. de Pré-Proc. e Min. de D. Téc. de Pré-Proc. e Min. de D.

Turma A - Prof. Ricardo Turma A - Prof. Ricardo

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

QUARTA

QUINTA

CD: EEL-001 CD: EEL-001

Metodologia Científica Metodologia Científica

Turma A - Prof. Tatiane Turma A - Prof. Tatiane

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

CD: EEL-002 CD: EEL-002

Teoria Eletromagnética Teoria Eletromagnética

Turma A - Prof. Helder Turma A - Prof. Helder

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

CD: EEL-003 CD: EEL-003

Smart Grids Smart Grids

Turma A - Prof. Claudionor Turma A - Prof. Claudionor

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

SEXTA

CD: EEL-011 CD: EEL-011

Física dos Dispositivos Sem. Física dos Dispositivos Sem.

Turma A - Prof. Luís Turma A - Prof. Luís

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

CD: EEL-012 CD: EEL-012

Filtragem: Princípios e Aplicações Filtragem: Princípios e Aplicações

Turma A - Prof. Roberto Turma A - Prof. Roberto

ATXX - Teoria ATXX - Teoria

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ANEXO 6

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Universidade Federal de São Carlos

CCET – Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia

PPGE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Estudo de Sensores Óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com

Materiais Bidimensionais

LUCAS EDUARDO RIBEIRO DUARTE

ORIENTADOR: PROF. DR. LUÍS ALBERTO MIJAM BARÊA

São Carlos 2019

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Universidade Federal de São Carlos

CCET – Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia

PPGE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

LUCAS EDUARDO RIBEIRO DUARTE

Estudo de Sensores Óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com

Materiais Bidimensionais

São Carlos 2019

Projeto de pesquisa apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São Carlos, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica. Área de concentração: Fotônica: Materiais e Dispositivos. Orientador: Dr. Luís Alberto Mijam Barêa

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Índice 3

Sumário

Capítulo 1 - Informações Gerais ..................................... 4

1.1.) TÍTULO DO PROJETO .................................................................................... 4

1.2.) PALAVRAS-CHAVE ....................................................................................... 4

1.3.) GRUPO DE PESQUISA DE VINCULAÇÃO .................................................. 4

1.4.) DURAÇÃO TOTAL DO PROJETO ................................................................. 4

1.5.) RESPONSÁVEIS PELA FORMULAÇÃO DO PROJETO ............................... 4

1.6.) LOCAL DE EXECUÇÃO DO PROJETO ......................................................... 4

1.7.) RESUMO DO PROJETO DE PESQUISA ........................................................ 5

1.8.) ABSTRACT ..................................................................................................... 6

Capítulo 2 - Descrição do Projeto de Pesquisa .............. 7

2.1.) INTRODUÇÃO ................................................................................................ 7

2.2.) JUSTIFICATIVAS E OBJETIVOS DO PROJETO DE PESQUISA ............... 12

2.3.) ASPECTOS METOLÓGICOS ........................................................................ 12

2.4.) PLANO DE ATIVIDADES E CRONOGRAMA ............................................ 18

2.5.) CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................... 19

Referências Bibliográficas ............................................ 20

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Informações Gerais 4

Capítulo 1 Informações Gerais 1.1.) TÍTULO DO PROJETO

Estudo de Sensores Óticos baseados em Guias de Ondas e seu Potencial para Integração

com Materiais Bidimensionais.

1.2.) PALAVRAS-CHAVE

Sensores óticos; guia de onda; materiais bidimensionais; nanofabricação; onda

evanescente.

1.3.) GRUPO DE PESQUISA DE VINCULAÇÃO

Pesquisa vinculada ao Grupo de Pesquisa em Dispositivos Fotônicos – GPDFoton.

1.4.) DURAÇÃO TOTAL DO PROJETO

Número de Meses: 20.

Período Abrangido: 10/2019 até 09/2021.

1.5.) RESPONSÁVEIS PELA FORMULAÇÃO DO PROJETO

Nome do Proponente: Lucas Eduardo Ribeiro Duarte

Nome do Professor: Dr. Luís Alberto Mijam Barêa.

1.6.) LOCAL DE EXECUÇÃO DO PROJETO

Universidade Federal de São Carlos – UFSCar

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET

Departamento de Engenharia Elétrica – DEE

Rodovia Washington Luís, km 235 - SP-310

São Carlos, SP, CEP 13565-905

Fone: (16) 3306-6414

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Informações Gerais 5

1.7.) RESUMO DO PROJETO DE PESQUISA

Esse projeto de pesquisa propõe estudar sensores óticos integrados baseados exclusivamente

em guias de ondas. O estudo será direcionado inicialmente para criar modificações estruturais

em guias de ondas, de tal forma que essas modificações garantam que a onda evanescente do

modo guiado interaja eficientemente com o analito alvo, causando perdas de propagação e

modulando a potência na saída do guia de acordo com a variação do índice de refração do

analito. Tal interação com o analito deverá ocorrer em uma janela de detecção, aberta apenas

sobre uma parte do sensor. Essa ideia já deverá garantir uma redução da complexidade e da

exigência de alta resolução dos equipamentos utilizados junto com os sensores óticos,

necessários para o monitoramento e frequentemente utilizados em sensores baseados em

medidas de variações de comprimento de onda ressonantes. Em seguida, deverão ser buscados

materiais bidimensionais (2D) que posicionados estrategicamente sobre os guias de ondas

projetados, deverão garantir uma variação na interação da onda evanescente propagante

também com o material 2D, dependendo da variação do índice de refração do analito. Essa

variação na interação entre a onda evanescente e o material 2D deverá potencializar as variações

na potência de saída do guia, permitindo monitorar com maior facilidade as mudanças no índice

de refração. Por fim, esses sensores óticos projetados serão fabricados utilizando técnicas de

micro e nanofabricação, integrados com materiais 2D, caracterizados e calibrados para

funcionar em medidas específicas de sensoriamento. O sucesso desse trabalho deverá garantir

sensores com alta sensibilidade e baixa complexidade dos instrumentos de monitoramento

necessários, trazendo um caráter inovador para esses dispositivos e abrindo um leque de novas

aplicações que envolvam a interação da onda evanescente propagante, materiais 2D e diferentes

analitos alvos.

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Informações Gerais 6

1.8.) ABSTRACT

This research project proposes to study integrated optical sensors based solely on waveguides.

The present study provides a structural modification on waveguides, such that these

modifications ensure that the evanescent wave of a guided mode interact efficiently with the

target analyte, causing propagation losses and modulating the output power of the waveguide

according with the variation of the analyte refractive index. Such interaction with the analyte

should occur in a detection window, open only over a part of the sensor. This idea should ensure

a reduction in the complexity and high resolution requirement of equipment used with optical

sensors, required for monitoring and often used in sensors based on measurements of resonant

wavelength variations. Next, two-dimensional (2D) materials that are strategically positioned

over the designed waveguides should be searching, they should ensure a variation in the

interaction of the propagating evanescent wave also with the 2D material, depending on the

variation of the analyte refractive index. This variation in the interaction between the evanescent

wave and the 2D material should potentialize the variations in the guide output power, making

it easier to monitor changes in refractive index. Finally, these designed optical sensors will be

fabricated using micro and nanofabrication techniques, integrated with 2D materials,

characterized and calibrated to work on specific sensing measurements. The success of this

work should ensure sensors with high sensitivity and low complexity of the required monitoring

instruments, bringing a novel character to these devices and opening a range of new applications

involving the propagating evanescent wave interaction, 2D materials and different target

analytes.

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Referências Bibliográficas 7

Capítulo 2 Descrição do Projeto de Pesquisa 2.1.) INTRODUÇÃO

A aplicação dos avanços dos processos de micro e nanofabricação na construção de

dispositivos para estudar e conhecer sistemas e processos biológicos vem sendo um dos

principais pilares para evolução da área de nanobiotecnologia. A extraordinária evolução na

compreensão dos sistemas biológicos aliada à emergência da nanotecnologia abriu portas à

possibilidade de detectar e manipular parâmetros bioquímicos e moleculares empregando

dispositivos de dimensões reduzidas, que recebem o nome de biossensores. Essa miniaturização

dos biossensores de análise bioquímica e de diagnósticos moleculares vem proporcionando uma

impressionante melhoria na rapidez, precisão e sensibilidade das análises, bem como uma maior

acessibilidade e flexibilidades dos mesmos. Esses dispositivos estão em ascensão no mundo e,

de acordo com dados da Markets and Markets, empresa de pesquisa e consultoria norte-

americana na área de tecnologia da informação, o mercado de biossensores foi avaliado em

cerca de US$ 16 bilhões em 2016 e pode alcançar US$ 27 bilhões até 2022 [1].

De um modo geral, vários biossensores atuais incorporam um biorreceptor capaz de

reconhecer um analito alvo (ADN, ARN, genes, proteínas, etc.). A interação de ambos

desencadeia uma perturbação bioquímica no sensor que deverá ser convertida no sinal

detectável. Os diferentes tipos de analito, biorreceptor, método de transdução e sinal gerado

garantem a diversidade a esses dispositivos e abrem um leque de caminhos para pesquisa,

desenvolvimento e inovação (PD&I). Nesse contexto, os sensores óticos são talvez a classe

mais versátil dentro dos inúmeros sensores disponíveis, além de serem os primeiros a serem

comercializados, continuam sendo o tema de um grande esforço de pesquisa [2]. Os frutos

dessas pesquisas estão continuamente alimentando o setor comercial, garantindo o lançamento

de novos produtos e potencializando as pesquisas em diversas áreas. Com o crescente interesse

em nano-ótica e nanofotônica, é provável que toda uma nova geração de sensores óticos seja

desenvolvida com recursos aprimorados e talvez únicos, baseados nos recentes avanços da

fotônica e de novos materiais [3,4].

Em particular, há uma classe de sensores que nem ao menos precisa de biorreceptores

para detectar alguma mudança na sua superfície, como é o caso dos 3 sensores óticos baseados

na mudança de índice de refração do analito. Nesses dispositivos, também conhecidos como

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Referências Bibliográficas 8

refratômetros [5], o sensoriamento ocorre por meio da detecção de variações nos comprimentos

de onda (desvios espectrais ou variações da potência ótica) que viaja pelo sensor, quando ele é

submetido a variações de índice de refração. Quando esses sensores são integrados, eles podem

ser formados desde simples guias de onda quanto por combinações de componentes óticos

integrados, como no caso de sensores baseados em microcavidades óticas [6-8]. Em todos os

casos, esses sensores óticos são capazes de garantir alta qualidade de detecção aliados com a

capacidade de serem compactos e facilmente integráveis com outros componentes óticos e

eletrônicos. O estudo desses dispositivos aumentou consideravelmente nos últimos anos devido

à essas vantagens exclusivas, às quais vem permitindo o monitoramento de interações

moleculares e reações químicas para uma ampla gama de aplicações, incluindo detecção

biomédica, análise química, segurança alimentar, dentre outras [2,9]. Diferentes sistemas de

sensores integrados, foram desenvolvidos nas últimas décadas, contemplando sensores de

interferômetros [10,11], sensores de ressonância de plasmon de superfície (SPR, surface

plasmon resonance) [12,13], sensores de cristal fotônico (PhC, photonic crystal) [14,15],

sensores de guia de ondas (WG) [16-17], ressonadores óticos [18,19] e de ressonância de modo

guiado (GMR, guided-mode-resonance) [20]. A Figura 1 abaixo ilustra um exemplo de sensor

ótico desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, que gerou uma patente depositada no final de

2018 e um periódico que está em fase de submissão. Esse sensor ótico integrado já está sendo

aprimorado pelo aluno de doutorado André Moras, coorientado do Prof. Luís Barêa no Instituto

de Física da Unicamp, em colaboração com o aluno Valnir Junior, mestrando no Programa de

Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) da UFSCar e orientado pelo Prof. Luís Barêa.

Estudos em andamento demonstram a capacidade de incrementar em 1000x sua detecção.

Particularmente, esse sensor da Figura 1 demonstra o emprego de uma Molécula Fotônica (PM,

Photonic Molecule) e resume nosso atual estágio de pesquisa em sensores ópticos. Esse sensor

possui uma cavidade em anel acoplada a um guia de onda, contendo no seu interior uma

cavidade em disco, toda fabricada em uma plataforma de silício-sobre-isolante (SOI, Silicon-

onInsulator). Sobre o disco foi aberta uma janela de detecção, expondo parte do disco a qualquer

mudança no ambiente. Além desse esquema trazer todos os benefícios das PMs, como o alto

confinamento fotônico e alto Q para as ressonâncias da cavidade interna [21], ele permite que

as ressonâncias da cavidade externa (anel) fiquem fixas, insensíveis às variações do índice de

refração do analito. Desse modo, essas ressonâncias são as referências do sensor, como ilustrado

no espectro de detecção experimental presente nessa Figura 1.

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Referências Bibliográficas 9

Figura 1. Exemplo de um sensor ótico baseado em PM desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa em Dispositivos Fotônicos (GPDFoton/UFSCar) em colaboração com o Laboratório de Pesquisa em Dispositivos Fotônicos (LPD/Unicamp).

No espectro experimental da Figura 1 é possível ver que ao redor da ressonância de

detecção (λEG:H2O1:0) estão as duas ressonâncias de referência (λref1 e λref2), associadas à

cavidade externa. As imagens de infravermelho mostram a respectiva cavidade acesa quando

bombeada pelo comprimento de onda da sua ressonância. Quando esse sensor é submetido a

uma mudança do ambiente, como feito por meio de uma solução de diferentes concentrações

de etilenoglicol em água, ele detecta essa variação do índice de refração externo, sofrendo um

desvio Δλres apenas na ressonância de detecção. A partir de uma calibração prévia, este

sensor é capaz de identificar qualquer substância que cause um desvio Δλres medido com

relação ao λres antes da detecção e com relação às ressonâncias de referência, λref1 e λref2.

Embora esse sensor seja eficiente e não sofra forte influência da variação de temperatura,

devido as medidas diferenciais, ele é um bom exemplo da complexidade de equipamentos

necessários para obter a resposta espectral com resolução suficiente para monitorar o desvio

da ressonância de detecção. Apenas para esse sensor são necessários um laser de alta

resolução, da ordem de picômetros, acompanhado de um fotodetector também de alta

resolução, que devem trabalhar em sincronismo.

Portanto, esse exemplo mostra que embora a detecção de variações de índice de refração

pode ser demonstrada em diferentes tecnologias com alto desempenho, ainda existem

limitações que devem ser superadas para potencializar ainda mais a comercialização desses

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Referências Bibliográficas 10

sensores. Uma delas é que geralmente os sistemas de leitura de sinal ótico presentes nesses

sensores requerem instrumentos precisos, como espectrômetros e detectores de alta resolução e

lasers de alta estabilidade e resolução. Todos esses instrumentos deixam o sistema de detecção

volumoso e caro [23]. Logo, é de extrema importância para indústria o desenvolvimento de

sensores simples, cujos sistemas de detecção necessários sejam compactos, eficazes e baratos.

Em particular, na busca de reduzir a complexidade do aparato necessário para realizar

as medições utilizando sensores óticos, nosso grupo de pesquisa já iniciou um estudo

investigando possibilidades de sensores baseados apenas em guias de ondas, que devem ser

beneficiados devido as propriedades fundamentais desses guias. Sabendo que alguns guias

dielétricos (baseados em Si3N4 sobre SiO2), ou poliméricos (SU8, PMMA), permitem

propagar luz visível e, que controlando suas dimensões, garantem a interação da onda

evanescente com diferentes analitos alvos, a ideia desse estudo que está em andamento é

investigar guias de ondas capazes de incrementar a interação ONDA EVANESCENTE e

ANALITO apenas modificando a forma estrutural dos guias. Além disso, uma vez projetado

esses guias, deverá ser buscado materiais absorvedores que posicionados estrategicamente

sobre eles, possam garantir uma variação na interação da onda evanescente também com o

material absorvedor, dependendo da variação do índice de refração sobre o material absorvedor

integrado ao guia de onda. Essa variação na interação entre a onda evanescente e o absorvedor

deverá potencializar as variações na potência na saída do guia, permitindo monitorar com maior

facilidade as mudanças no índice de refração em função da potência, reduzindo ainda mais a

necessidade de equipamentos precisos de bombeio e monitoramento da luz.

Para buscar os materiais que garantam uma absorção adequada e uma espessura

reduzida, capaz de interagir de maneira controlada com a onda evanescente propagante no guia

de onda, voltamos a atenção para os dicalcogenetos de metais de 6 transição (TDMCS,

Transition Metal Dichalcogenides). Em particular, uma aposta inicial do nosso grupo é o

dissulfeto de molibdênio (MoS2), que possui propriedades físicas semelhantes às do grafeno,

mas com algumas vantagens adicionais [23,24]. O MoS2 é um material semicondutor que tem

grande capacidade de absorção de luz, portanto pode ser aplicado à pesquisa de

fotoluminescência, fotovoltaica e fotocatalítica [25]. O número de camadas e o substrato onde

ele se encontra causa grande influência na sua estrutura eletrônica, nas propriedades físicas e

óticas[26]. Esse fato já garante um leque de possibilidades de investigação para buscar

incrementos no desempenho de dispositivos óticos baseados nesse material. Atualmente,

existem poucos estudos sobre as propriedades óticas do MoS2. No entanto, as propriedades

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Referências Bibliográficas 11

óticas até então investigadas sugerem aplicações inovadoras para sensoriamento, especialmente

para os sensores baseados em refratometria opto-fluídica [27].

A monocamada MoS2 é uma estrutura "sanduíche", como ilustrado na Figura 2(a) e

composta por átomos de enxofre (S) ligados fortemente (ligação covalente) por átomos de

molibdênio (Mo) metálico (Figura 2(b)) em planos inferiores e superiores, resultando em uma

estrutura hexagonal. Quando o MoS2 encontra-se na forma de multicamadas, as camadas

possuem distâncias de separação de aproximadamente 0,65nm e são fracamente ligadas pela

força de van der Waals [28]. Desta forma o material pode ser facilmente esfoliado o que

modifica consideravelmente suas propriedades. Em particular, é bastante conhecido que o

“gap” de energia do MoS2 aumenta com a diminuição da sua espessura, especialmente quando

é reduzido para monocamada, além de passar de gap indireto para o gap direto [29]. Além disso,

a monocamada MoS2 possui boa mobilidade eletrônica e alta eficiência luminosa, podendo ser

usada em aplicações fotovoltaicas, como transistores e sensores de efeito de campo [30]. Essa

última característica tem grande potencial para modificar a transdutância do sensor, utilizando

a variação da sua mobilidade eletrônica quando interage com a luz e permitindo medir

fotocorrentes geradas a partir da interação da onda evanescente com o analito, garantindo forte

inovação para o sensor.

Figura 2. a) Representação tridimensional da estrutura do MoS2. b) vista do topo e lateral. [Adaptado

de 31 e 32].

Neste sentido, combinando as informações apresentadas até esse ponto, fica claro que a

proposta principal deste trabalho de mestrado é que o bolsista projete, fabrique e caracterize

sensores óticos baseados exclusivamente em guias de ondas, tais que eles sejam capazes de

permitir que sua onda evanescente interaja de modo eficiente e controlada, inicialmente com

analitos alvos, e em seguida com materiais bidimensionais, como o MoS2. Em ambos os casos

essa interação deverá depender do índice de refração do analito presente sobre o sensor, o qual

influenciará nas perdas de propagação dos guias e permitirá ao sensor identificar as variações

do índice de refração do analito, sem exigir equipamentos de alta resolução para bombeio e

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Referências Bibliográficas 12

medição da luz propagada. Para o caso em que o material bidimensional estiver presente, a

sensibilidade do sensor deverá ser incrementada devido a ação do mesmo como absorvedor.

Para demonstrar essa ideia e sua viabilidade, na sequência deste projeto será descrito na seção

2 a proposta detalhada e seus objetivos gerais. A metodologia e métodos que serão empregados

para explorar e implementar tais objetivos será descrita na seção 3, seguida dos resultados

esperados na seção 4 e das formas de análise destes resultados na seção 5. Para finalizar,

apresentaremos na seção 6 o cronograma de trabalho de cada uma das etapas propostas e as

considerações finais na seção 7, resumindo os principais pontos de interesse deste projeto, a

disponibilidade de recursos, as colaborações que serão realizadas e a experiência do orientador

e aluno para o sucesso de sua execução.

2.2.) JUSTIFICATIVAS E OBJETIVOS DO PROJETO DE PESQUISA

Dentro do contexto apresentado, a proposta desse projeto de Mestrado é investigar

sensores óticos, mas direcionado apenas para aqueles construídos com guias de onda integrados,

reduzindo a complexidade para obtenção dos sensores e, principalmente, para realização da

detecção, evitando o emprego de lasers sintonizáveis e detectores de alta resolução. Dentro

dessa proposta, deverá ser investigado diferentes configurações de guias de onda, envolvendo

curvas, estrangulamentos, desvios angulares, e outras modificações estruturais simples, mas

capazes de aumentar a interação da onda evanescente propagante no guia com o analito alvo,

garantindo um incremento na resolução do sensor.

Em seguida, será investigado o potencial desses novos sensores quando integrados com

materiais 2D, uma vez que esses materiais 2D permitem uma interação controlada entre a onda

evanescente e o material sob variações do índice de refração do analito. O maior desafio desse

trabalho, em termos de micro e nanofabricação, será integrar os materiais 2D, como o MoS2,

para garantir a absorção de luz de forma controlada com a variação no índice de refração do

analito. O estudo sobre essa interação controlada entre a onda evanescente do guia de onda e o

material 2D já está em andamento. Obteve-se resultados de simulação em softwares comerciais

(Rosft e Lumerical) que apontam para dois sensores integrados com MoS2, ilustrados como

exemplo na Figura 3.

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Referências Bibliográficas 13

Fig. 3. Proposta de dois sensores baseados em guias de ondas que exploram a interação da luz evanescente com um material bidimensional (MoS2): (a) Esquema dos sensores já integrados com uma folha de MoS2 sobre uma janela de detecção posiciona sobre os guias de onda. Em detalhe é apresentada a folha de MoS2 e as dimensões do guia de onda projetado em Si3N4 sobre SiO2; (b) Resultado teórico obtido para o guia de onda reto, onde é possível ver a variação da potência na saída do guia durante uma variação do índice de refração sobre a janela de detecção.

Na Figura 3(a) é possível ver que ambos os sensores possuem configurações simples,

consistindo, inicialmente, de guias de onda de Si3N4 sobre SiO2, sendo um deles linear e outro

contendo um ângulo de desvio. Em ambos a onda evanescente interage com o material a ser

detectado ao passar pela janela de detecção e, dependendo da variação do índice de refração do

analito colocado na janela, a interação é afetada e traduzida em variações de potência na saída

do guia. Apenas para efeito de demonstração, nessa Figura 3(a) foi utilizado o MoS2 já

integrado e, como analito, foi utilizado etileno glicol diluído em água, cujo índice de refração

varia de 1.33 até 1.37. A Figura 3(b) mostra o comportamento linear da variação da potência

na saída em função da variação do índice de refração do analito para o guia linear, indicando

uma sensibilidade de 0.7/RIU. Esses resultados são preliminares e estão sendo otimizados,

devendo alcançar sensibilidades ainda maiores. No entanto, a presença do material 2D sobre o

guia de onda, funcionando como material absorvedor, foi fundamental para que o guia linear

pudesse ser utilizado como sensor ótico, uma vez que sem a presença do material 2D, esse

sensor com as dimensões apresentadas, não permitia detecção. Vale ressaltar que apenas foi

investigado até o momento a integração com o MoS2, mas deverão ser pesquisados

possibilidades de integrar outros materiais 2D.

De acordo com a proposta apresentada, pode-se enumerar os seguintes objetivos desse

projeto:

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Referências Bibliográficas 14

1. Desenvolver um estudo dirigido de forma que aprenda os fundamentos básicos de guias

de ondas;

2. Realizar uma revisão bibliográfica mais profunda sobre sensores óticos baseados em

guias de onda integrados, a fim de identificar o estado da arte desses sensores;

3. Realizar simulações computacionais com pacotes comerciais de softwares para

investigar e otimizar as dimensões de guias de ondas em configurações distintas,

capazes de garantir sensores de alta resolução;

4. Realizar uma revisão bibliográfica sobre integração de materiais bidimensionais com

guias de onda e suas aplicações em sensores óticos integrados;

5. Desenvolver um estudo dirigido sobre as propriedades óticas e eletrônicas fundamentais

dos materiais bidimensionais e de quais formas eles podem ser obtidos para integração

com dispositivos fotônicos;

6. Realizar simulações computacionais dos guias de onda previamente otimizados, mas

integrados com os materiais bidimensionais de interesse, responsáveis pela absorção da

luz evanescente propagante no guia;

7. Estudar os métodos de fabricação disponíveis nos laboratórios parceiros para obter os

sensores projetados, identificando as limitações de cada uma delas, bem como sua

compatibilidade com as técnicas de fabricação empregadas na microeletrônica;

8. Elaborar um projeto de fabricação de acordo com os métodos de fabricação disponíveis,

tanto para obtenção dos guias de onda integrados quanto para integração dos materiais

bidimensionais.

9. Fabricar os guias de onda integrados de acordo com o projeto de fabricação elaborado

no objetivo anterior;

10. Estudar e implementar o processo de esfoliação mecânica dos materiais bidimensionais

bem como os métodos para transferir esses materiais para os guias de onda fabricados;

11. Caracterizar os guias de onda fabricados e extrair as perdas de propagação, eficiência

de acoplamento, etc. Previamente, deverá ser realizado testes de caracterização desses

guias de onda como sensores de etileno glicol diluído em água.

12. Caracterizar os guias de onda integrados com o material bidimensional, para extração

das perdas de propagação, eficiência de acoplamento, etc. Deverão ser realizados testes

de caracterização desses guias, já contendo o material bidimensional integrado, como

sensores de etileno glicol diluído em água. Confrontar esses resultados com os obtidos

no objetivo anterior, indicando o incremento na sensibilidade do sensor na presença do

material bidimensional.

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Referências Bibliográficas 15

Na sequência, apresentamos a metodologia e os métodos que serão empregados para

desenvolver esses objetivos.

2.3.) ASPECTOS METOLÓGICOS

As etapas envolvendo os oito primeiros objetivos descritos acima, ou seja, os estudos

dirigidos, revisão bibliográfica, simulações computacionais e a elaboração do projeto de

fabricação deverão ser realizadas majoritariamente no Grupo de Pesquisa em Dispositivos

Fotônicos (GPDFoton) da UFSCar, coordenado pelo Prof. Dr. Luis Barea. As etapas referentes

ao objetivo 9, que envolvem a fabricação dos guias de onda que integrarão os sensores, deverão

utilizar a completa infraestrutura disponível nos laboratórios do LPD, CCSnano e LAMULT,

todos na UNICAMP. As etapas referentes ao objetivo 10, esfoliação e transferência dos

materiais bidimensionais para os guias de onda fabricados, deverão ser realizadas nos

laboratórios do Grupo de Optoeletrônica e Magneto-Óptica (GOMa) no Departamento de Física

da UFSCar, onde está sendo implementado esse processo. Por fim, as etapas 11 e 12, referentes

a caracterização dos sensores, deverão ser realizadas nos laboratórios do GPDFoton na UFSCar,

mas também poderão ser utilizadas as instalações do LPD, onde o GPDFoton já realiza

caracterizações dos sensores baseados em PMs (Vide Fig. 1). A seguir, a metodologia é

dividida em três tópicos que acomodam os objetivos descritos na seção anterior.

A) ESTUDO DIRIGIDO, REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E

SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS

Esta etapa compreende os seis primeiros objetivos descritos na seção anterior. Será

necessário realizar um estudo dirigido para se familiarizar com os fundamentos básicos de guias

de onda. Paralelo a esse, deverá ser realizada uma revisão bibliográfica sobre sensores óticos

baseados em guias de onda integrados, a fim de identificar o estado da arte desses sensores, as

melhores sensibilidades alcançadas e os desafios. Em seguida, deverá ser realizado simulações

computacionais dos guias, extraindo suas características fundamentais, como perfil dos campos

nos modos transversal elétrico (TE) e magnético (TM), perdas de propagação, acoplamento

com fibras na entrada e saída, dentre outros. Também deverá ser comparada as respostas em

potência na saída do guia em função de variações nas dimensões transversais, modificações

longitudinais, materiais empregados no guia, etc. Essas simulações serão fundamentais para

otimizar os guias para o funcionamento como sensores óticos e deverão ser realizadas

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Referências Bibliográficas 16

empregando pacotes de softwares comerciais, como RSoft, Comsol e Lumerical. Será

necessário direcionar a revisão bibliográfica para integração de materiais bidimensionais em

guias de onda e suas aplicações em sensores óticos integrados. Paralelamente, deverá ser

realizado um estudo dirigido sobre as propriedades óticas e eletrônicas fundamentais dos

materiais bidimensionais. Com esse conhecimento completo entre guia de onda e materiais

bidimensionais, será possível iniciar as etapas de simulações computacionais dos guias de onda

integrados com materiais bidimensionais promissores, como o caso do MoS2, que garantirão a

absorção da luz evanescente propagante no guia e deverão incrementar a sensibilidade do

sensor.

B) PROJETO, FABRICAÇÃO DOS SENSORES E INTEGRAÇÃO

DE MATERIAIS BIDIMENSIONAIS:

Nesta segunda etapa, será estudado os métodos de fabricação disponíveis nos

laboratórios parceiros, identificar as limitações de cada um deles, bem como sua

compatibilidade com as técnicas de fabricação empregadas na microeletrônica. Com esse

aprendizado, será possível elaborar um projeto de fabricação, tanto para obtenção dos guias de

onda integrados quanto para integração dos materiais bidimensionais sobre esses guias. Esse

projeto de fabricação envolverá a elaboração das máscaras litográficas virtuais e o planejamento

das etapas de deposição e corrosão de materiais, abrangendo a abertura da janela de detecção e

a transferência do material bidimensional.

Utilizando esse projeto de fabricação, deverá ser iniciada a fabricação dos guias de

onda. Esses guias deverão ser fabricados nos laboratórios parceiros, como já descrito. Esta etapa

terá a forte colaboração do grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Dr. Newton Frateschi e dos

técnicos Antônio VonZuben e Marcos Puydinger, todos da UNICAMP e membros

colaboradores do GPDFoton. Para demonstrar a atual capacidade de micro e nanofabricação do

GPDFoton, junto com seus colaboradores, empregando o parque de equipamentos dos

laboratórios parceiros, a Figura 4 ilustra alguns dos principais componentes já desenvolvidos

pelo Prof. Dr. Luís Barêa em projetos recentes. Esses componentes incluem micro e

nanoressonadores óticos ativos e passivos, guias de ondas, cristais fotônicos, sensores óticos,

dentre outros.

Por fim, nessa etapa, será necessário implementar o processo de esfoliação mecânica

dos materiais bidimensionais e desenvolver métodos para transferir esses materiais para os

guias de onda fabricados. Essa etapa será realizada nos laboratórios da UFSCar e contará com

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Referências Bibliográficas 17

a forte colaboração da Prof. Dr. Yara Galvão Gobato e do Prof. Dr. Helder Galeti . Ambos

trabalham atualmente investigando as propriedades óticas, magneto-óticas e de transporte de

heteroestruturas/dispositivos baseados em materiais semicondutores 2D de metais de transição

do grupo VI dicalcogenados (TMDs) do tipo MX2 (M = Mo, W, Re e X= S, Se ou Te). Além

disso, o projeto também contará com o suporte da doutoranda Gabriela Augusta Prando ,

especialista em esfoliação mecânica e transferência de materiais 2D, que retornou recentemente

de um doutorado sanduiche na Universidade de Exeter, na Inglaterra. Vale ressaltar que essa

etapa é bastante importante para todos os pesquisadores da UFSCar envolvidos nesse projeto,

uma vez que nesse momento será implementada a técnica de esfoliação e transferência de

materiais 2D no laboratório da UFSCar.

Figura 4. Principais dispositivos fabricados utilizando o parque de equipamentos disponíveis para

esse projeto: Estão demonstrados micro e nanoressonadores óticos ativos e passivos, guias de onda

em silício e nitreto de silício com dimensões de até 450 nm, aquecedores sobre microcavidades, cristais

fotônicos e sensores baseados em microcavidades e PMs. Esses dispositivos foram fabricados em

colaboração com LPD, CCS e LAMULT.

C) CARACTERIZAÇÃO DOS SENSORES

Por fim, na última etapa que envolve os dois últimos objetivos da seção anterior,

deverá ser realizado as caracterizações óticas dos sensores propostos nesse projeto. Inicialmente

serão caracterizados os guias de onda fabricados a fim de extrair as perdas de propagação,

eficiência dos acopladores e de sensoriamento, uma vez que deverá ser investigado o

funcionamento desses guias como sensores de etileno glicol diluído em água. Em seguida, as

mesmas caracterizações deverão ser feitas nos guias com material bidimensional integrado, a

fim de verificar o incremento na sensibilidade do sensor.

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Referências Bibliográficas 18

Todas as etapas de caracterização serão realizadas no aparato experimental que está

sendo montado no laboratório do GPDFoton da UFSCar, em colaboração com os Professores

Helder Galeti e Yara Galvão. A Figura 5 ilustra com detalhes a disposição dos equipamentos e

componentes necessários para caracterização dos sensores. Todos esses equipamentos estão

sendo montados em uma mesa ótica de granito, junto com um microscópio ótico com aumento

de até 100x integrado com câmera CCD.

Fig. 5. Bancada de Medidas que será utilizada para caracterização dos sensores: Esquema da bancada de medidas descrevendo brevemente os componentes utilizados, que são: Laser verde (534 nm) ou vermelho (632 nm), Controladores de Polarização e Temperatura, Fibras com Microlentes para Acoplamento ótico no guia de onda, Fotodetector, DAC – Conversor Analógico/Digital, PC – Computador, além de uma Câmera CCD.

2.4.) PLANO DE ATIVIDADES E CRONOGRAMA

Este projeto está previsto para ser desenvolvido em dois anos, e teve início em outubro

de 2019. É apresentado na Tabela 1 o cronograma que descreve aproximadamente a

organização dos principais objetivos que deverão ser alcançados no projeto, previstos e

comentados na metodologia, e divididos em três tópicos: Tópico 1: Estudo Dirigido, Revisão

Bibliográfica e Simulações Computacionais; Tópico 2: Projeto, Fabricação dos Sensores e

Integração dos guias com os Materiais 2D e Tópico 3: Caracterização dos Sensores.

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Referências Bibliográficas 19

Tabela 1: Cronograma detalhado, descriminando os períodos das atividades planejadas, indicadores de acompanhamento, prazos de relatórios, qualificação e dissertação.

2.4.) CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em suma, esse projeto apresentou uma proposta de estudo detalhada sobre sensores

óticos baseados exclusivamente em guias de ondas, que deverão ser modificados

estruturalmente a fim de garantir forte interação entre a onda evanescente propagante no guia e

um analito alvo. Além disso, faz parte da proposta investigar e desenvolver um processo de

integração de materiais bidimensionais sobre os guias de onda projetados, a fim de garantir aos

sensores elevadas taxas de sensibilidade com a otimização da geometria do guia e a interação

controlada do material bidimensional com a onda evanescente propagante e o analito alvo.

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º 12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º 20º 21º 22º 23º 24º

I. Estudo dirigido sobre os fundamentos

básicos de guias de ondas

Apresentação do estudo dirigido para o grupo de

pesquisa em reunião semanal.

II. Revisão bibliográfica sobre sensores

óticos baseados em guias de onda

integrados;

Apresentação da revisão bibliográfica para o grupo

de pesquisa em reunião semanal.

III. Etapas de simulações computacionais

com pacotes comerciais de softwares para

investigação e otimização das dimensões

dos guias de onda;

Resultados das caracterizações experimentais.

IV. Revisão bibliográfica sobre integração de

materiais bidimensionais com guias de onda

e suas aplicações em sensores óticos

integrados;

Apresentação da revisão bibliográfica para o grupo

de pesquisa em reunião semanal.

V. Estudo dirigido sobre as propriedades

óticas e eletrônicas fundamentais dos

materiais bidimensionais e das formas de

obtenção dos mesmos para integração com

dispositivos fotônicos;

Apresentação do estudo dirigido para o grupo de

pesquisa em reunião semanal.

VI. Etapas de simulações computacionais

dos guias de onda integrados com os

materiais bidimensionais;

Resultados Analíticos das Simulações. Comparações

desses resultados com as características de

dispositivos já demonstrados na literatura.

VII. Estudo dos métodos de fabricação

disponíveis nos laboratórios parceiros para

obter os sensores projetados;

Resultados experimentais e comparação de

performance com os moduladores da literatura.

VIII. Elaboração do projeto de fabricação de

acordo com os métodos de fabricação

disponíveis, tanto para obtenção dos guias

de onda integrados quanto para integração

dos materiais bidimensionais.

Apresentação do projeto para o grupo de pesquisa

em reunião semanal.

IX. Etapas de fabricação dos guias de onda

integrados de acordo com o projeto de

fabricação elaborado;

Fotos de microscopia óptica e eletrônica, aliado com

cortes com feixe de íons focalizados (FIB) para

visualizar o perfil transversal dos guias de ondas e a

qualidade das corrosões e deposições de materiais.

X. Estudo e implementação do processo de

esfoliação mecânica e transferência dos

materiais bidimensionais para os guias de

onda fabricados;

Fotos de microscopia óptica e eletrônica, aliado com

cortes com feixe de íons focalizados (FIB) para

visualizar o perfil transversal dos guias de ondas e

das regiões de acoplamento guia de onda com

materiais bidimensionais

XI. Etapas de caracterização dos guias de

onda fabricados e extração das perdas de

propagação, eficiência de acoplamento, etc.

Etapas de testes de caracterização desses

guias de onda como sensores de etileno

glicol diluído em água.

Resultados experimentais e comparação de

performance com os sensores da literatura

XII. Caracterização dos guias de onda

integrados com o material bidimensional,

para extração das perdas de propagação,

eficiência de acoplamento, etc. Etapas de

testes de caracterização desses guias, já

contendo o material bidimensional integrado,

como sensores de etileno glicol diluído em

água.

Resultados experimentais e comparação de

performance com os sensores da literatura

Elaboração e envio dos Relatórios para

FAPESPAvaliação do Relatório Parcial e Final

Escrita do Texto de Qualificação e

Apresentação da Qualifidação

Resultados experimentais e comparação de

performance com os sensores da literatura

Escrita da Dissertação e ApresentaçãoResultados experimentais e comparação de

performance com os sensores da literatura

Período Sugerido para o Projeto FAPESP

Re

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Atividades Indicadores

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Cronograma Mensal

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Referências Bibliográficas 20

Referências Bibliográficas

[1] “Biosensors Market” Market Research Firm,https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/biosensors-market-798.html. [2] Damborský, Pavel et al. Optical biosensors.” Essays in biochemistry vol. 60,1 (2016): 91-100. doi:10.1042/EBC20150010. [3] Wen, Wei et al. “Recent advances in emerging 2D nanomaterials for biosensing and bioimaging applications” vol.21,2 (2018): 164-177. doi: 10.1016/j.mattod.2017.09.001. [4] Morgan, Hywel et al. “Fundamentals and sensing applications of 2D materials”, Duxford: Wooshead Publishing, 2019. [5] Li, Cheng et al. “Optofluidics Refractometers.” Micromachines vol. 9,3 136. 20 Mar. 2018, doi:10.3390/mi9030136. [6] H.-Y. Li, W.-C. Hsu, K.-C. Liu, Y.-L. Chen, L.-K. Chau, S. Hsieh, and W.-H. Hsieh, A low cost, label-free biosensor based on a novel double-sided grating waveguide coupler with sub-surface cavities, Sens. Actuators B: Chem. 206, 371–380 (2015). [7] Krioukov, E & Greve, J & Otto, Cees. (2003). Performance of integrated optical microcavities for refractive index and fluorescence sensing. Sensors and Actuators B: Chemical. 90. 58-67. 10.1016/S0925-4005(03)00022-4. [8] Wang, Jiawei, Yao, Zhanshi, Lei, Ting & Poon, Andrew. “Silicon coupled-resonator optical-waveguide-based biosensors using light-scaterring pattern recognition with pixelized mode-field-intesity distributions”. Nature, 7428 (2014). [9] X. Fan and I. M. White, “Optofluidic microsystems for chemical and biological analysis,” Nat. Photon. 5, 591 597 (2011). [10] Toccafondo and C. J. Oton, “Robust and low-cost interrogation technique for integrated photonic biochemical sensors based on mach-zehnder interferometers,” Photon. Res. 4, 57–60 (2016). [11] M. I. Lapsley, I. K. Chiang, Y. B. Zheng, X. Ding, X. Mao, T. Jun Huang, A single-layer, planar, optofluidic mach-zehnder interferometer for label-free detection, Lab Chip 11 (2011) 1795–1800. [12] H. H. Nguyen, J. Park, S. Kang, and M. Kim, “Surface plasmon resonance: A versatile technique for biosensor applications,” Sensors 15, 10481–10510 (2015). [13] J. Jose, M. Park, J. C. Pyun, E. coli outer membrane with autodisplayed Z-domain as a molecular recognition layer of SPR biosensor, Biosens. Bioelectron. 25 (2010) 1225-1228. [14] J. Jágerská, H. Zhang, Z. Diao, N. Le Thomas, R. Houdré, Refractive index sensing with an air-slot photonic crystal nanocavity, Opt. Lett. 35 (2010) 2523-2525. [15] S. Surdo, S. Merlo, F. Carpignano, L. M. Strambini, C. Trono, A. Giannetti, F. Baldini, and G. Barillaro, “Optofluidic microsystems with integrated vertical one-dimensional photonic crystals for chemical analysis,” Lab Chip 12, 4403–4415 (2012). [16] F. Bahrami, M. Maisonneuve, M. Meunier, J. S. Aitchison, and M. Mojahedi, “An improved refractive index sensor based on genetic optimization of plasmon waveguide resonance,” Opt. Express 21, 20863–20872 (2013). [17] I.-C. Liu, P.-C. Chen, L.-K. Chau, and G.-E. Chang, “Optofluidic refractive-index sensors employing bent waveguide structures for lowcost, rapid chemical and biomedical sensing,” Opt. Express, vol. 26, no. 1, pp. 273–283, Jan. 2018. [18] R. Guider, D. Gandolfi, T. Chalyan, L. Pasquardini, A. Samusenko, C. Pederzolli, G. Pucker, L. Pavesi, Sensitivity and limit of detection of biosensors based on ring resonators, Sens. Bio-Sensing Res. 6 (2015) 99-102.

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Estudo de Sensores óticos baseados em Guias de Onda e seu Potencial para Integração com materiais Bidimensionais

Referências Bibliográficas 21

[19] S. Soria, S. Berneschi, M. Brenci, F. Cosi, G. Nunzi Conti, S. Pelli, G. C. Righini, Optical Microspherical Resonators for Biomedical Sensing. Sensors 11 (2011) 785-805. [20] Y.-C. Lin, W.-H. Hsieh, L.-K. Chau, and G.-E. Chang, “Intensity-detection-based guided-mode-resonance optofluidic biosensing system for rapid, low-cost, label-free detection,” Sens. Actuators B: Chem. 250, 659–666 (2017). [21] Andre l. Moras, Valnir C. S. Junior, Mario C. M. M. Souza, Giuseppe A. Cirino, Antonio A. G. Von Zuben, Newton C. Frateschi, Luis A. M. Barea. “Integrated Platform for Robust Differential Refractive Index Sensor.” 2018. Em submissão para Photonics Journal. [22] I.C. Liu, P.-C. Chen, L.-K. Chau, G.-E. Chang, Optofluidic refractive-index sensors employing bent waveguide structures for low-cost, rapid chemical and biomedical sensing, Opt. Express 26 (2018) 273–283. [23] Zobel, A.; Boson, A.; Wilson, P.M.; Muratov, D.S.; Kuznetsov, D.V.; Sinitskii, A. “Chemical vapour deposition and characterization of uniform bilayer and trilayer MoS 2 crystals”. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 11081–11087. [24] Yin, Z.; Li, H.; Li, H.; Jiang, L.; Shi, Y.; Sun, Y.; Lu, G.; Zhang, Q.; Chen, X.; Zhang, H. “Single layer MoS2 phototransistors”. ACS Nano 2011, 6, 74–80. [25] Jia, G.Y.; Liu, Y.; Gong, J.Y.; Lei, D.Y.; Wang, D.L.; Huang, Z.X. “Excitonic quantum confinement modified optical conductivity of monolayer and few-layered MoS2”. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 8822–8828. [26] Lopez-Sanchez, O.; Lembke, D.; Kayci, M.; Radenovic, A.; Kis, A. “Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS2” . Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 497. [27] Tan. Yang et al. “Polarization-dependent optical absorption of MoS2 for refractive index sensing”. Nat.Integrated Optics.2014. [28] Bertolazzi, S.; Krasnozhon, D.; Kis, A. Nonvolatile memory cells based on MoS2/graphene heterostructures. [29] Ning, F.;Wang, D.; Feng, Y.-X.; Tang, L.-M.; Zhang, Y.; Chen, K.-Q. Strong interfacial interaction and enhanced optical absorption in graphene/InAs and MoS2/InAs heterostructures. J. Mater. Chem. C 2017, 5, 9429–9438. [30] Sundaram, R.; Engel, M.; Lombardo, A.; Krupke, R.; Ferrari, A.; Avouris, P.; Steiner, M. Electroluminescence in single layer MoS2. Nano Lett. 2013, 13, 1416–1421. [31] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Single-layerMoS2transistors, Nat. Nano 6 (2011) 147–150. [32] Z. He, W. Que, Molybdenum disulfide nanomaterials: structures, properties,synthesis and recent progress on hydrogen evolution reaction, Appl. Mater.Today 3 (2016) 23–56.

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ANEXO 7

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Scanned by CamScanner

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Universidade Federal de São Carlos CCET - Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia PPGEE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Rod. Was. Luís, km 235 – Cx. Postal 676 – CEP 13.565-905 Tel.: (16) 3351-8258 E-mail: [email protected]

São Carlos, 17 de dezembro de 2019.

À Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE

A/c.: Luís Barêa

Prezado(a) Coordenador(a),

Pela presente venho encaminhar o Relatório de Atividades de Estágio desenvolvidas no

âmbito do Programa de Estágio Supervisionado de Capacitação Docente - PESCD (aluno(a) de

Mestrado) para apreciação da CPG do PPGEE.

Desde já coloco-me à disposição para esclarecer eventuais dúvidas.

Atenciosamente.

_________________________________________

Willan Manoel de Souza Nascimento

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PESCD - PROGRAMA DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO DE CAPACITAÇÃO

DOCENTE

OBRIGATÓRIO PARA BOLSISTAS CAPES-DS

RELATÓRIO DE ATIVIDADES

Aluno de pós-graduação: Willan Manoel de Souza Nascimento

Professor responsável pela disciplina da Graduação: Diana Pamela Moya Osorio

Disciplina da Graduação: Computação Científica 2

Curso: Engenharia Mecânica

Período: 2° Turma: 019

DEVERÁ CONTER (NO MÍNIMO):

1-Descrição de todas as atividades realizadas e respectiva carga horária (aulas, atividades extra-classe, avaliação de aprendizagem etc.).

R: As atividades de docência tiveram como escopo a realização de monitoria durante as aulas com carga horária de 4hs semanais a partir de 06/09/2019 à 29/11/2019; preparação dos roteiros e materiais de estudo para a realização de atividades de reforço antes das provas a fim de solucionar dúvidas conceituais e exercícios baseados no livro “Linguagem C Completa e Descomplicada” sob a autoria de André Backes, editora Elsevier, 2013, com carga horária de 2hs. Aproximadamente, cerca de seis alunos marcaram presença nesta atividade. A experiência adquirida no estágio possibilitou compartilhar o conhecimento e a experiência com os alunos, bem como refletir sobre a minha carreira como futuro docente, além de contribuir de maneira significativa para o aperfeiçoamento desta e reconhecer que o processo de ensino-aprendizagem é uma prática constante na vida de um professor. Por fim, atribuo ao estágio a construção de uma compressão mais profunda da prática pedagógica e didática.

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2-Avaliação do impacto de sua participação na disciplina para a melhoria da aprendizagem dos alunos de graduação e sugestões (se houver) para o aprimoramento da disciplina.

R: As atividades de monitoria e aulas de reforço tiveram como objetivo auxiliar os alunos na resolução de exercícios e dúvidas conceituais sobre a programação em linguagem C usando o software CodeBlocks. Para os alunos que solicitaram o auxílio do monitor durante as aulas ou à distância, foi percebido uma melhora na aprendizagem dos principais tópicos vistos em sala, bem como nas suas avaliações e apresentações de exercícios. Como sugestão de aprimoramento da disciplina, este autor sugere a aplicação de exercícios para casa (EPC) após as aulas, solicitando que os alunos apresentem os EPCs na semana seguinte. A aplicação de EPCs proporciona um compromisso dos alunos com a disciplina, além de mantê-los ocupados ao longo da semana estudando os conteúdos dados em sala de aula, além de fazê-los absorver os principais conceitos de programação C e a sua importância na área da engenharia.

3-Avaliação crítica de sua participação nas diferentes atividades, incluindo, aqui, a relativa aos eventos destinados à discussão de temas relacionados ao processo ensino-aprendizagem.

R: A participação deste estagiário nas atividades de monitoria tem sido constante, no entanto, devido à baixa procura dos alunos em contatar o monitor, mostrou-se que algumas ações poderiam ter sido realizadas por este autor para instigar a turma em permanecer após a aula para auxiliá-los nas dúvidas e resolução de exercícios. Por residir em outra cidade, este autor gostaria de ter dedicado mais tempo aos alunos propondo aulas de reforço à distância para auxiliá-los na resolução de exercícios e dúvidas conceituais. Enfatizo, também, que gostaria de ter empenhado mais tempo em estudar os livros referenciais da disciplina para preparar novos materiais de estudos com exercícios diferentes aplicando os conceitos teóricos e práticos vistos em sala de aula.

4-Sugestões para melhoria do Estágio.

R: A seguir, apresento uma sugestão de melhoria do estágio:

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1. Propor a inclusão de atividades de auxílio à elaboração e correção de provas sendo supervisionadas pelo professor titular da disciplina. Penso ser importante que o estagiário aprenda a elaborar e corrigir provas pois é uma das atividades cotidianas de um professor.

O relatório de Atividades deverá ser assinado pelo Professor responsável pela disciplina da graduação e pelo aluno de Pós-Graduação.

____________________________

Diana Pamela Moya Osorio <<nome prof. responsável pela

disciplina da graduação>>

_________________________________ Willan Manoel de Souza Nascimento

<<nome do aluno de Pós-Graduação >>