Projetos Cadastrados¶

• Projetos Cadastrados
  • Biologia
    • Análise da Interação de Peptídeos Antimicrobianos da Família dos Mastoparanos com Sistemas Mimeticos de Membranas Biológicas: Estudos Usando Simulação Computacional por Dinâmica Molecular
    • Decomposição por Matching Pursuit do Sinal de EEG em Apnéia do Sono
    • Estudos computacionais em proteínas
    • Estudo sobre a Reconfiguração e Múltiplos Caminhos Neurais no Sistema Neuromotor Aplicado a Gafanhotos
    • Filogenia Molecular, Genomica E Metagenomica em algumas Formigas Attini
    • Especiação de anfíbios anuros em ambientes de altitude
    • Estudo da Interação de Anestésicos Locais com Biomembranas
    • Aplicações de Química Quântica Computacional no Estudo de Produtos Naturais
    • Planejamento de Fármacos Antibacterianos e Antitumorais: Aplicação de Métodos Computacionais Avançados na Identificação de Novas Classes de Inibidores da Enzima Topoisomerase Bacteriana e de Humanos
    • Elementos Transponíveis e Evolução Genômica da Broca-do-café Hypothenemus hampei
  • Biofísica
    • Biofísica Computacional
    • Estimativas de energia livre de ligação de complexos proteína-ligante
    • Estudo de sistemas de interesse ambiental e biológico por simulações computacionais
    • Explorando fenômenos biofísico-químicos por metodologias de primeiros princípios em sistemas bioeletroquímicos.
    • Modelos computacionais para avaliação de macromoléculas
  • Ciência da Computação
    • Detecção de Eventos por Mineração de Dados Paralelizada em Fluxos de Rede IPFIX
    • Implementação e Otimização de Algoritmos de Alinhamentos Múltiplos de Sequências em Ambientes “Grid”
    • Métodos Analíticos e Numéricos em Mecânica Computacional
  • Ciência dos Materiais
    • Dinâmica de Vórtices em Supercondutores
    • Estrutura Eletrônica de Materiais
    • Estudo dos Processos de Fotodissociação e Reatividade do Polímero Orgânico Conjugado Meh-ppv em Solução sob Radiação Ionizante
    • Estudo Numérico de Sistemas de Elétrons Fortemente Correlacionados em Baixa Dimensionalidade
    • Síntese de metalofármacos
  • Engenharia
    • Análise da estabilidade global de escoamentos incompressíveis e compressíveis
  • Física
    • Caos, aceleração de Fermi e Transições de fase em sistemas dinâmicos
    • Física Experimental de Altas Energias
    • Modos Vibracionais de Moléculas Orgânicas
    • QCD e matéria densa em colisões a altas energias
    • Simulação Computacional de Átomos e Moléculas sobre Superfícies Metálicas
    • Simulações de Materiais Avançados
    • Simulações Numéricas em Cromodinâmica Quântica
    • Simulações, Análise de Dados e Estimativa de Parâmetros para o “Dark Energy Survey”
    • Sistemas quânticos de poucos corpos em Física atômica, nuclear e partículas
    • Estudo de Sinais da Nova Física em Aceleradores
    • Propriedades eletrônicas e de transporte de sistemas nanoscópicos
    • Testing General Relativity with Gravitational Waves
    • Simulação de propriedades ópticas e eletrônicas de materiais orgânicos
    • Modelagem de Nanoestruturas e Materiais Nanoestruturados
    • Correções de Altas Ordens nas Amplitudes de Espalhamento de Supercordas de N-pontos
    • Teoria do Funcional da Densidade e Aplicações em Sólidos e Átomos Frios
  • Geociências
    • Controle geodésico do processo de deformação do Sistema Terrestre - estudo de caso da rede SIRGAS-CON-D
    • Modelagem Termo-Cinemática da Plataforma Sulamericana, Sudeste do Brasil: Traço de Fissão em Apatita, Zircão e Termocronologia (U-Th)/He em Apatita
  • Meteorologia
    • Climatologia de precipitação no Estado de São Paulo Baseada em 15 Anos de Dados dos Radares do IPMet
    • Interações Multi-Escala na Atmosfera
  • Astronomia
    • Dinâmica e Estabilidade de Longo-Período de Pequenos Satélites de Saturno
    • Dinâmica Orbital e Rotacional de Satélites Naturais ou Artificiais
  • Química
    • A Modelagem e a Simulação Computacional Aplicada ao Desenvolvimento de Novos Materiais
    • Estudo Químico Quântico dos 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno de lantânio (iii), lantanídeos (iii) e ítrio (iii) no Estado Sólido
    • Estudo teórico das reações de hidrogênio e monóxido de carbono sobre fases intermetálicas
    • Estudo Teórico de Compostos de Coordenação com Aplicações na Química Biológica e Supramolecular
    • Simulação Químico Quântica dos Espectros de Dicroísmo Circular Eletrônico e Vibracional de Produtos Naturais
    • Modelagem molecular da interação de moléculas com a superfície do eletrodo durante o processo eletroquímico
    • Modelagem molecular e síntese de polímero molecularmente impresso para extração em fase sólida de Ciprofloxacina.

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Biologia¶

Análise da Interação de Peptídeos Antimicrobianos da Família dos Mastoparanos com Sistemas Mimeticos de Membranas Biológicas: Estudos Usando Simulação Computacional por Dinâmica Molecular¶

Descrição do Projeto

No sistema imunológico de todas as espécies, desde plantas até mamíferos, encontram-se peptídeos antimicrobianos, AMP, produzidos por muitos tecidos em diferentes tipos de células e apresentando grande variedade de atividade e estrutura.

Uma família de AMP extraídos de vespas, denominados de mastoparanos, apresentam uma variedade de características que determinam a ocorrência e a intensidade de atividades biológicas, tais como, atividade antimicrobiana, atividade quimiotática, de degranulação de mastócitos, atividade hemolítica, neurotoxicidade, etc.. Para isso competem, de forma ainda não completamente compreendidas, diversos fatores estruturais, tais como, a sequência de aminoácidos, a cationicidade, a hidrofobicidade, a amidação do C-terminal, a presença de triptofanos e cisteínas e a conformação – estrutura secundária.

Dados experimentais indicam que a atividade antimicrobiana destes peptídeos é potencializada pela conformação de alfa hélice anfipática observada no ambiente membranar. Em solução aquosa, em geral, eles não apresentam estruturação significativa. O conjunto de informações experimentais, usando sistemas modelos, conduziu à proposição de três mecanismos de ação destes peptídeos nas membranas biológicas: pela formação de poros transmembrânicos; pela formação de poros toroidais ou pelo mecanismo tipo carpete. Mas as evidencias experimentais, juntamente com a variabilidade do ambiente e características estruturais dos peptídeos, não permitem uma conclusão definitiva para o modelo de interação ou para a especificidade e eficácia da interação.

Ensaios “in silicon” permitem investigar os sistemas no nível de representação atômico e podem proporcionar informações que permitam aprofundar a compreensão dos mecanismos de interação. O objetivo das investigações de nosso grupo é estudar as interações de peptídeos antimicrobianos da família dos mastoparanos com sistemas que mimetizem o ambiente hidrofóbico/hidrofílico encontrado nas membranas biológicas. Em particular, têm sido estudados os aspectos estruturais dos peptídeos em misturas TFE-água, em soluções aquosas contendo micelas de SDS e DPC e em soluções contendo bicamadas POPG, que mimetizam membranas bacterianas e PCPG, para membranas de organismos eucariontes. A importância de se entender esses mecanismos está dirigida atualmente ao desenho de novos peptídeos que apresentem atividade farmacológica otimizada.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
José Roberto Ruggiero	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Fernando César Lopes Filho	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Gisele Baldissera	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Tamara Rodrigues Valder	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Carolina Penhavel de Souza	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Sabrina Thais Broggio Costa	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Decomposição por Matching Pursuit do Sinal de EEG em Apnéia do Sono¶

Descrição do Projeto

Este projeto visa dar continuidade ao projeto HCPA-06/654, no qual foi coletada uma série de polissonogramas de pacientes com suspeita de SAHOS, os quais estão sendo analisados. Quando este projeto foi inicialmente elaborado, não havia a viabilidade computacional de se fazer alguns tipos de análises sobre o sinal; entretanto, com a recente implementação de um GRID computacional pela UNESP de alto poder computacional, e a colaboração de um dos pesquisadores com um grupo atualmente trabalhando em Botucatu , vislumbramos a possibilidade de acesso a mais estas variáveis.
O grupo possui experiência na utilização das ferramentas e pretende-se aplicá-las a um conjunto muito maior de dados. O projeto e notoriamente interdisciplinar e algumas seções podem ser suprimidas sem perda de generalidade, dependendo do enfoque do leitor. A novidade está em utilizar Matching Pursuit com dicionários com modulação de frequencia em um banco de dados de 57 polissonogramas de pacientes com SAHOS de forma a estudar tanto a ferramenta como a informção eletrosiologica obtida dela, o que só é possível com o GRID.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ney Lemke	Instituto de Biociências de Botucatu
Gunther Johannes Lewczuk Gerhardt	Universidade de Caxias do Sul
Suzana Veiga Schonwald	Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Marcia Lorena Fagundes Chaves	Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Emerson Luis de Santa Helena	Universidade Federal de Sergipe
Sérgio Saldanha Menna Barreto	Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Simone Chaves Fagondes	Hospital de Clínicas de Porto Alegre

Estudos computacionais em proteínas¶

Descrição do Projeto

Este projeto trata do estudo de modelos computacionais em física biológica molecular, particularmente no estudo de proteínas e do seu enovelamento. As proteínas compõem o maquinário que controla a maioria das funções dos organismos vivos. A compreensão do problema de enovelamento de proteína pode levar a aplicações muito promissoras. O fato que suas atividades dependem das suas estruturas tridimensionais e dinâmicas e não simplesmente da suas seqüências de amino-ácidos apresenta novos desafios conceituais. A teoria de superfícies de potencial tem tido sucesso na explicação qualitativa e quantitativa de muitos experimentos de enovelamento. Investigações tanto teóricas como experimentais tem explorado a termodinâmica das proteínas e a cinética do enovelamento em diferentes regimes de temperatura e condições de ambiente. Por meio de modelos computacionais e variando as condições de ambiente, a estrutura subjacente da superfície de potencial das proteínas pode ser investigada em diferentes níveis, de aspectos locais à perspectivas globais.

De forma mais específica, neste projeto focamos o estudo de detalhes mecanísticos do estado nativo e do enovelamento de proteínas. Modelos simplificados de enovelamento de proteínas são em geral construídos com potenciais baseados na estrutura nativa e estão fundamentados no princípio de frustração mínima. Exploramos diferentes níveis de simplificação destes modelos. Um dos problemas recorrentes que abordamos são os parâmetros característicos de tais modelos, tais que estes permitam um aumento consistente e progressivo no nível de complexidade dos sistemas estudados. Esta investigação será conduzida utilizando modelos Ca , Ca+Cß e com todos os átomos explícitos. Os vários colaboradores incluídos neste projeto abordarão uma grande variedade de assuntos nesta área. Alguns dos problemas abordados são:
(a) Estudos do efeito de frustração nas interações no estado nativo e sua implicação na cinética e termodinâmica do sistema.
(b) Caracterização de frustração e identificação de sítios ativos em proteínas.
(c) Efeito de topologia e hidrofobicidade em evolução de proteínas.
(d) Estudos e otimização do Hamiltoniano de sistemas para modelos baseados em estrutura.
(e) Estudo do coeficiente de difusão no enovelamento de proteínas
(f) Estudos de modos normais em enzimas associados à interação com inibidores.
(g) Interação de polímeros carregados (polianfóteros) com macromoléculas de diferentes sequencias primárias.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Vitor Barbanti Pereira Leite	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Jorge Chahine	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Leandro Cristante de Oliveira	UC San Diego - Universidade de Brasília
Antonio Francisco Pereira de Araujo	Universidade de Brasília
Sydney Jurado de Carvalho	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
José Nelson Onuchic	UC San Diego
Paul Whitford	Los Alamos National Laboratory
Jin Wang	Stony Brook University
Michel Eduardo Beleza Yamagishi	Embrapa

Estudo sobre a Reconfiguração e Múltiplos Caminhos Neurais no Sistema Neuromotor Aplicado a Gafanhotos¶

Descrição do Projeto

Nos últimos anos, muitos pesquisadores estão se interessando por modelos neuromotores para o desenvolvimento de novas abordagens para a construção de robôs ou interfaces homem-máquina.
Insetos estão entre os principais modelos adotados para estudo pois possuem o sistema neural dividido em gânglios e cada um desempenha uma função específica. O estudo do gânglio motor permite entender o funcionamento dos principais movimentos e seus padrões de funcionamento.
Propõe-se o uso de métodos baseados na teoria da informação para modelar a causalidade entre os subsistemas que compõem o gânglio ventral motor de gafanhotos adultos. Todos os sinais utilizados fazem parte da colaboração entre o laboratório de Processamento de Sinais do Departamento Engenharia Elétrica, EESC - USP, o Laboratorio de Linux e Processamento Paralelo da Unesp de Ilha Solteira, o Signal Processing and Control Group do Institute of Sound and Vibration Research (ISVR) e do Grupo de Neurociência da Escola de Biologia, ambos da Universidade de Southampton, Inglaterra.
O trabalho em conjunto com o GridUnesp permitirá o desenvolvimento de pessoal nas áreas de computação de alto-desempenho para aplicações em modelagem computacional biomédica.
O presente projeto compreende o desenvolvimento de modelos dinâmicos usando ferramentas da teoria da informação para a análise dos sinais biológicos coletados em experimentos utilizados no estudo do sistema neuromotor de gafanhotos.
O objetivo proposto procurará introduzir novos conhecimentos da neurofisiologia de gafanhotos no desenvolvimento de sistemas robóticos e próteses biomédicas.
Dentre as metas a serem alcançadas, destacam-se:
1. Desenvolvimento de algoritmos paramétricos para a estimativa da função densidade de probabilidade para as estimativas de informação mútua condicional em até 3 dimensões;
2. Paralelização e otimização dos algoritmos para: a estimativa da informação mútua e mútua condicional.
Além de métodos mais eficientes para geração dos dados surrogate data;
3. Validação das estruturas causais usando a técnica de embaralhamento de fase;
4. Formação de pelo menos 1 aluno de mestrado e 1 de doutorado com especialização na área de pesquisa proposta.
De forma complementar, será adotada a linguagem de programação python, usando-se recursos de programação paralela em ambiente computacional linux. Após o término do projeto, as rotinas serão disponibilizadas para a comunidade científica em nosso site.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ailton Akira Shinoda	Unesp-FEIS
Carlos Dias Maciel	USP
Jen John Lee	USP
Luciana Nicácio	USP
Christiane Marie Schweitzer	UNESP

Filogenia Molecular, Genomica E Metagenomica em algumas Formigas Attini¶

Descrição do Projeto

Espécies representativas de formigas da tribo Attini serão caracterizadas quanto à expressão gênica, filogenia, evolução, diversidade e coevolução com microrganismos, com base em seqüências de genes e pseudogenes. Os resultados permitirão alocar estas formigas neotropicais como invertebrados modelos em estudos evolutivos.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Maurício Bacci Júnior	Instituto de Biociências
Ivan Rizzo Guilherme	Instituto de Geociências e Ciências Exatas

Especiação de anfíbios anuros em ambientes de altitude¶

Descrição do Projeto

Pretendemos realizar levantamentos de anuros em ambientes com altitude, principalmente do Sudeste do Brasil, para melhor compreender riqueza de espécies e mecanismos de especiação. Endemismos são comuns em ambientes de altitude devido às barreiras geradas pela topografia, que isolam populações ao longo do tempo. As serras do Mar e da Mantiqueira, por exemplo, apresentam elevado grau de endemismo de anuros (cerca de 90%), supostamente devido à interrupção de fluxo gênico, ocasionada pelo relevo acidentado. A diversificação de populações através do tempo gera linhagens diferentes, com divergência proporcional ao seu tempo de separação. A análise da variação em diferentes níveis e os padrões de variação observados são fundamentais para compreender os processos subjacentes à diversificação e definir limites entre espécies e populações. O conhecimento de processos que determinam padrões de diversidade biológica se dá em estudos de diversidade genética de populações naturais que revelam a biogeografia histórica de espécies próximas (filogeografia) e para melhor compreensão desta diversificação, deve-se incorporar informação de sistemática filogenética, atualmente impulsionada por avanços em:
(1) genômica, gerando muitas seqüências de DNA a preço viável;
(2) bioinformática, onde hardwares poderosos e algoritmos rápidos possibilitam analisar conjuntos de dados maiores e mais complexos, e
(3) avanços na teoria filogenética, que permitem inferências defensáveis frente a novos problemas. Pouco se conhece sobre os processos evolutivos que determinaram a diversificação biológica nos Neotrópicos.
A Mata Atlântica é um “hotspot” mundial de biodiversidade mas os processos evolutivos que originaram este ecossistema são quase desconhecidos. Esta região montanhosa compõe uma área geográfica minúscula se comparada às florestas de terra baixa, como a Amazônia, mas possui número maior de espécies. Porém, pesquisas sobre padrões geográficos de diversificação biológica nos neotrópicos têm como principal foco zonas de terras baixas. Pretendemos descrever novas espécies, ampliar distribuições geográficas e realizar estudos de filogeografia, genética populacional e filogenia, usando principalmente seqüências de DNA.
O projeto ampliará a coleção de anuros para estes ambientes e enriquecerá acervos de gravações, diapositivos e tecidos. Com os resultados obtidos esperamos contribuir para a conservação das espécies estudadas.
Os anfíbios enfrentam problemas provocados por uso intensivo e não sustentado de recursos naturais. Várias espécies desapareceram nas últimas décadas e outras sofrem declínios populacionais decorrentes de degradação ambiental ou outros fatores. Em alguns casos, as razões dos declínios e extinções são desconhecidas pois ocorrem em ambientes aparentemente inalterados. Neste cenário, torna-se necessário compreender melhor a diversidade e a riqueza de espécies, bem como os processos de especiação relacionados à gênese desta riqueza. Sua compreensão permitirá ações de conservação com embasamento científico sólido e, em futuro próximo, permitirá monitorar as condições de sobrevivência das populações, por exemplo, nos estudos sobre aquecimento global.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Célio Fernando Baptista Haddad	UNESP, Rio Claro
Sanae Kasahara	UNESP, Rio Claro
Sérgio Furtado dos Reis	Unicamp, Campinas
Kelly Raquel Zamudio	Cornell University, New York
Jose Perez Pombal Junior	Museu Nacional/UFRJ, Rio de Janeiro
Carlos Alberto Gonçalves Silva Jared	Instituto Butantan, São Paulo
Marta Maria Antoniazzi	Instituto Butantan, São Paulo
Taran Grant	PUCRS, Porto Alegre
Julián Faivovich	UNESP, Rio Claro
João Miguel de Barros Alexandrino	Unifesp, Diadema
Cynthia Peralta de Almeida Prado	UNESP, Jaboticabal
Cinthia Aguirre Brasileiro	Unifesp, Diadema
Itamar Alves Martins	Unitau, Taubaté

Estudo da Interação de Anestésicos Locais com Biomembranas¶

Descrição do Projeto

Os anestésicos locais (AL) têm ampla aplicação na clinica médica e odontológica. Por serem moléculas anfifílicas, os anestésicos locais têm grande afinidade pela membrana celular. De fato, foi encontrada uma forte correlação entre a potencia dos anestésicos e a sua capacidade de penetrar na camada lipídica. Assim, o estudo da interação de AL com biomembranas tem por finalidade entender o mecanismo de ação dos anestésicos, para melhorar a eficácia dos mesmos e minimizar seus efeitos colaterais através do desenho racional de novos fármacos com atividade anestésica ou através da veiculação (drug-delivery) de AL de uso consagrado utilizando, por exemplo, lipossomas.
Neste projeto propomos utilizar a técnica de simulação de Dinâmica Molecular (DM) para investigar, com detalhe microscópico, a interação de anestésicos locais com membranas biológicas. A metodologia DM é baseada nos princípios básicos da mecânica clássica e da física estatística e pode proporcionar uma janela no comportamento dinâmico microscópico dos átomos que constituem um sistema dado. Abordaremos o problema da interação de diferentes ALs com biomembranas através de simulações de dinâmica molecular atomísticas com o objetivo de entender como diferentes ALs interagem com alvos específicos nas membranas e como modificam suas propriedades físicas.
Pretendemos assim, correlacionar a estrutura da droga com os efeitos nas membranas visando contribuir a discussão do mecanismo de ação dos ALs. O estudo será focalizado nas propriedades estruturais e dinâmicas de bicamadas (na escala de tempo dos nanosegundos), nas fases biologicamente relevantes. O tamanho dos sistemas biológicos que pretendemos estudar - ~80.000 átomos - assim como as escalas de tempo - da ordem de nanosegundos - requerem um alto poder computacional, o que justifica a utilização de processamento em cluster, com diferentes processadores rodando em paralelo, que é objeto da presente solicitação de auxílio. A estratégia será a utilização de processamento em paralelo para a realização das pesadas simulações que se antecipam. Será utilizado o mais avançado conjunto de programas de MD de computação paralela disponível na comunidade científica, NAMD (http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd), desenvolvido pelo grupo de Klaus Schulten.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Leonardo Fernandes Fraceto	UNESP/Campus Sorocaba
Mónica Andrea Pickholz	FFyB-UBA
Eneida de Paula	Unicamp
Renato Grillo	UNESP/Sorocaba
Nathalie Ferreira Silva de Melo	UNESP/Sorocaba

Aplicações de Química Quântica Computacional no Estudo de Produtos Naturais¶

Descrição do Projeto

Flavonóides são compostos fenólicos que estão presentes em plantas e em uma grande variedade de frutas e vegetais. Atribuem-se a essas moléculas um vasto conjunto de ações, dentre as quais podemos citar propriedades antioxidantes e antiinflamatórias. Logo, tais compostos têm recebido atenção como potenciais protetores de doenças humanas, tais como doenças cardiovasculares e câncer (Kanakis, Tarantilis, Polissiou, Diamantoglou, & Tajmir-Riahi, 2006).
Neste projeto, busca-se caracterizar a estrutura molecular de um conjunto de flavonóides utilizando-se simulações. Por meio de cálculos de química quântica computacional, estudaremos as propriedades física e eletrônica desses produtos tanto em fase gasosa quanto em solução. Além disso, o projeto também focará no estudo das propriedades espectrais destas substâncias. Tais investigações teóricas permitirão estabelecer relações importantes entre a estrutura e as propriedades físico-químicas. Portanto, a grande motivação de entender estas relações está baseada no fato de que estes aspectos podem determinar a efetividade farmacológica desses produtos.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Marinônio Lopes Cornélio	IBILCE/UNESP
Guilherme Luís Cordeiro	IBILCE/UNESP
Ícaro Putinhon Caruso	IBILCE/UNESP

Planejamento de Fármacos Antibacterianos e Antitumorais: Aplicação de Métodos Computacionais Avançados na Identificação de Novas Classes de Inibidores da Enzima Topoisomerase Bacteriana e de Humanos¶

Descrição do Projeto

As topoisomerases exercem um papel de fundamental importância no processo de replicação celular, o que as tornam excelentes alvos para o planejamento e desenvolvimento de novos fármacos antibacterianos e antitumorais. Este projeto visa planejar e desenvolver novos inibidores mais potentes, seletivos e com maior estabilidade metabólica frente às topoisomerases bacteriana e de humanos. Para isto, serão aplicados métodos computacionais avançados de modelagem molecular, baseados tanto na estrutura tridimensional destes alvos biomoleculares quanto de seus respectivos inibidores conhecidos até o
momento. A etapa inicial do projeto compreenderá o emprego do ensaio virtual, para identificação e seleção de compostos, a partir de extensas bibliotecas virtuais de moléculas com elevada diversidade estrutural. Compostos de natureza peptídica serão sintetizados a partir dos resultados obtidos durante os estudos computacionais, enquanto pequenas moléculas de outras classes químicas serão obtidas comercialmente. Os ensaios bioquímicos padronizados, fundamentais para o processo de planejamento e desenvolvimento de novas moléculas bioativas, permitirão determinar o mecanismo de inibição dos ligantes validados nesta etapa. A partir dos resultados obtidos serão construídos novos conjuntos de inibidores e realizados estudos de relação entre a estrutura e a atividade biológica (SAR, do inglês structure-activity relationship). Posteriormente, novos derivados dos ligantes correspondentes serão obtidos comercialmente ou sintetizados e utilizados para a construção de modelos a partir de estudos quantitativos de relação entre a estrutura e a atividade biológica. As técnicas de espectrofotometria, calorimetria e espectrometria de massas contribuirão para elucidar o mecanismo cinético e a dinâmica de interação entre a topoisomerase e seus inibidores. A taxa de identificação de ligantes verdadeiros a partir dos estudos computacionais,
verificada quando em comparação aos ensaios bioquímicos, também permitirá avaliar a robustez dos programas utilizados. Isto contribuirá na identificação e seleção de parâmetros físico-químicos importantes a serem considerados durante o estudo in silico frente a uma enzima em particular. Esta retroalimentação visa tornar o processo mais eficiente para a seleção de moléculas bioativas. Em conjunto, estudos de dinâmica molecular serão conduzidos com inibidores peptídicos e não peptídicos, visando cálculos de interação mais precisos e que proporcionem um direcionamento mais específico para a modificação de resíduos. O objetivo, nesta etapa, consiste na identificação de sítios importantes para a modulação da atividade catalítica destas enzimas e também favorecer a síntese de novos derivados mais potentes e seletivos.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Reinaldo Marchetto	IQ/UNESP, Araraquara
Aderson Zottis	IQ/UNESP, Araraquara

Elementos Transponíveis e Evolução Genômica da Broca-do-café Hypothenemus hampei¶

Descrição do Projeto

A broca-do-café é o inseto praga mais limitante na produção cafeeira gerando redução na produção e qualidade da bebida. Além de sua importância como praga, apresenta características biológicas especiais para se converter em uma espécie não modelo de interesse. Tem um sistema reprodutivo altamente endogâmico com haplodiploidismo funcional, tem cenários micro-evolutivos de resistência a inseticidas, existem evidências de transferência horizontal de genes com subsequente vantagem adaptativa em um nicho ecológico particular, e evidências de que se pode tratar de um complexo de espécies crípticas. A baixa variabilidade genética devida à sua endogâmia poderia indicar uma baixa adaptabilidade e escassez de mecanismos de resposta a medidas inovadoras de controle genético, tomando importância os estudos em genômica da espécie para conhecer os determinantes genéticos do comportamento reprodutivo e de sua relação com o gênero Coffea.

Os elementos de transposição (TEs) são entidades dinâmicas com efeitos importantes no genoma hospedeiro, desde afetar o tamanho do genoma e ter um papel fundamental na integridade cromossômica, até efeitos sobre a regulação da expressão gênica e diversificação da funcionalidade. Neste estudo, os elementos de transposição do genoma da broca-do-café serão anotados e classificados em classes, ordem, superfamília e família e caracterizados em quanto a sua abundância, frequência, distribuição, variabilidade estrutural e sequências deles derivadas no genoma da broca-do-café; serão analisados funcionalmente para se identificar elementos ativos ou cassetes de TEs domesticados, e além disson, será caracterizada a variabilidade interpopulacional no seu polimorfismo de inserção. A caracterização dos TEs no genoma e os padrões de inserção e deterioração podem ser usados como marcadores genéticos que permitiam elucidar em maior detalhe os níveis de estruturação das populações e redefini-las como espécie única ou como complexo críptico, e simultaneamente, identificar as sequências endógenas da espécie que possam ser ferramentas biotecnológicas em novos esquemas de controle genético.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Claudia Marcia Aparecida Carareto	IBILCE/UNESP, São José do Rio Preto
Eric Marcelo Hernández	UNESP
Pablo Benavides Machado	CENICAFE (Colômbia)

Biofísica¶

Biofísica Computacional¶

Descrição do Projeto

Neste projeto utilizamos técnicas de simulação computacional pra investigar sistemas biológicos. Em três áreas distintas: dinâmica molecular, métodos de Monte Carlo aplicado á física medica e simulação e caracterização de redes biológicas. No primeiro subprojeto nós utilizamos simulações de dinâmica computacional e técnicas de docking molecular para investigar a estrutura, a dinâmica de proteínas de interesse e suas interações com compostos de baixo peso molecular.

O método de Monte Carlo é uma poderosa estratégia para simulações em física computacional. Na física médica, esta técnica tem sido extensivamente usada em especial para cálculo da dose depositada em materiais, possuindo aplicações em diagnóstico, tratamento e desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento de câncer. O objetivo deste subprojeto é simular a produção e detecção de fótons de raios X na faixa de energia do radiodiagnóstico, para alvo de molibdênio utilizando o software Geant4. As simulações deverão explorar o paralelismo de um agregado de computadores disponível em nosso laboratório. desenvolvimento de técnicas de alta produção de dados está transformando a biologia em uma disciplina rica em dados.

No último subprojeto nós consideramos redes biológicas integradas que incluem interações gênicas envolvendo metabolismo regulação e interação proteína-proteína. Nós iremos desenvolver ferramentas de aprendizado de máquina que utilizarão informações topológicas integradas com dados de expressão, localização celular e organização dos genomas para extrair informações biológicas relevantes. Nós também iremos investigar a estrutura de comunidades e procurar por motivos topológicos visando compreender a organização topológica de larga escala das células biológicas.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ney Lemke	Instituto de Biociências
Joel Mesa Hormaza	Instituto de Biociências
Marcos Roberto de Mattos Fontes	Instituto de Biociências
Ângelo José Magro	Instituto de Biociências
Marcio Luis Acencio	Instituto de Biociências
Agnes Alessandra Sekijima Takeda	Instituto de Biociências
Carlos Alexandre Henrique Fernandes	Instituto de Biociências

Estimativas de energia livre de ligação de complexos proteína-ligante¶

Descrição do Projeto

O objetivo do presente plano consiste em calcular a energia livre de ligação proteína-ligante em moléculas de interesse biológico. Um sistema biológico interessante consiste naquele formado por moléculas presentes no processo de coagulação sanguínea, conhecido por sistema hemostático. O início da cascata de coagulação, que compreende uma rede de reações altamente controladas e correlacionadas, pode ser desencadeada por via extrínseca (fator tecidual) ou intrínseca (fator XI) ativando a trombina para gerar polímeros de fibrina reticulada, que, em última instância realizam a coagulação. O estudo de ligantes da trombina, que possam inibir sua ação, pode se mostrar interessante do ponto de vista biológico. Para isso é necessário empregar métodos que estimem a energia de ligação entre a proteína e o ligante. Um desses métodos consiste na dinâmica molecular.
Do ponto de visto computacional, a energia livre de ligação é calculada através do potencial de força média (PMF), obtido em função de uma determinada coordenada de reação, que pode ser, por exemplo, a distância d entre o sítio de ligação da proteína e o ligante. Porém, dois fatores são obstáculos sérios:
(1) o potencial expresso como função de uma única coordenada de reação implica tomar a média sobre todos os demais graus de liberdade;
(2) barreiras energéticas relativamente altas podem obstar o acesso à configurações, impedindo o cálculo mais preciso das probabilidades relativas, o que afeta o cálculo descrito em (1).
Daí a motivação de empregar métodos computacionais associados à dinâmica molecular, como “umbrella sampling” e “replica exchange” que aperfeiçoam a aquisição de dados oriundos das simulações.
O método “umbrella sampling” ajuda a estudar o sistema nas regiões em que a probabilidade de encontrar o sistema é baixa, e o método “replica Exchange” cria várias réplicas do sistema, em diferentes temperaturas, o que ajuda a fazer com que o sistema consiga ultrapassar barreiras energéticas relativamente altas. Com isso, consegue-se acessar melhor o espaço conformacional da molécula e do ligante e assim calcular a energia livre de ligação, que, na verdade, reflete a afinidade do ligante à proteína. A necessidade de alto desempenho computacional está ligada à necessidade de empregar várias réplicas do sistema (tipicamente de 20 a 100), uma em cada processador de um cluster. Daí a motivação de submeter o presente plano ao Grid-Unesp.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Jorge Chahine	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Luciane Sussuchi da Silva	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Raghuvir Krishnaswamy Arni	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Estudo de sistemas de interesse ambiental e biológico por simulações computacionais¶

Descrição do Projeto

As consequências da atividade humana sobre o meio ambiente vêm se tornando preocupantes nas últimas décadas. Em especial, questões relacionadas à manutenção dos reservatórios mundiais de água potável já fazem parte da pauta de reuniões envolvendo líderes de praticamente todos os países do mundo. Nesse contexto se destaca a preocupação com a poluição de cursos d'água por metais pesados. Os calixarenos são moléculas macrocíclicas capazes de complexar, seletivamente, diferentes íons de metais pesados conforme sua composição química. Dessa forma, tais moléculas são potenciais candidatas a serem utilizadas no desenvolvimento de soluções destinadas à despoluição ambiental. Apesar do vasto material já publicado sobre o assunto, principalmente na área experimental, o entendimento detalhado dos processos físico-químicos envolvidos na complexação de íons de metais pesados por calixarenos ainda está longe de ser completamente alcançado.

A incidência de doenças alérgicas como asma, rinite, dermatite atópica e alergia alimentar vem aumentando drasticamente nas últimas décadas, principalmente na população pediátrica. As drogas ministradas atualmente apresentam ação antialérgica ineficiente ou provocam efeitos colaterais
indesejáveis, o que traz a necessidade de se desenvolver novas drogas destinadas a esse tipo de tratamento. Dentre os compostos naturais com comprovada ação antialérgica podemos destacar os flavonóides. Entretanto, essas substâncias apresentam baixa solubilidade e são sensíveis à foto-oxidação ou fotodegradação, o que diminui sua biodisponibilidade. Um aumento considerável na biodisponibilidade dessas drogas é conseguido através da formação de complexos de inclusão das mesmas com uma classe de moléculas carreadoras chamadas ciclodextrinas. Apesar de serem utilizados comercialmente em mais de 30 medicamentos em todo o mundo, a forma como os complexos de inclusão aumentam a biodisponibilidade de fármacos ainda não está totalmente esclarecida. Existem algumas hipóteses baseadas em observações experimentais indiretas, entretanto, o processo está longe de ser completamente entendido.

O uso de simulações computacionais para estudar esses tipos de sistemas pode ser bastante profícuo. Dentre as inúmeras técnicas de simulação computacional existentes, a Dinâmica Molecular (DM) é uma das mais difundidas atualmente, pois fornece resultados extremamente satisfatórios e confiáveis. A obtenção, a partir de cálculos de DM, de uma trajetória contendo a evolução temporal do sistema permite uma gama de possíveis análises, o que pode nos fornecer desde a conformação média do sistema em um intervalo de tempo até intrincadas correlações temporais de propriedades coletivas, ou médias termodinâmicas que podem ser correlacionadas com um comportamento macroscópico do sistema.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Alexandre Suman de Araujo	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Ernesto Raul Cafffarena	PROCC, Fundação Oswaldo Cruz
Milton Taidi Sonoda	Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Oscar Enrique Piro	IFLP/UNLP
Eduardo Ernesto Castellano	IFSC/USP
Carolina Penhavel de Souza	IBILCE/UNESP
Luiz Fernando da Costa Zonetti	IBILCE/UNESP
"Felipe Brassolati":	IBILCE/UNESP
Ingrid Bernardes Santana Martins	IBILCE/UNESP
Tabata Cruz Manoel	IBILCE/UNESP
Natália Pelegrino	IBILCE/UNESP

Explorando fenômenos biofísico-químicos por metodologias de primeiros princípios em sistemas bioeletroquímicos.¶

Descrição do Projeto
O emprego de métodos computacionais tanto clássicos quanto do tipo mecânicos-quânticos no estudo de sistemas moleculares vem crescendo de forma acentuada, permitindo que os estudos por meio de ferramentas computacionais de simulação de sistemas químicos e bioquímicos venham corroborar observações experimentais e vice-versa, ampliando sobremaneira o entendimento dos processos físico-químicos envolvendo estes sistemas. O foco do nosso grupo em especial é centrado no estudo de processos e eventos moleculares que ocorrem sobre interfaces semicondutoras ou metálicas (para o estudo de eventos biológicos que se façam por interação física ou química e também para o estudo fundamental dos processos energéticos associados a estes eventos e interface particular, em meio não-aquoso ou mesmo fisiológico, dependendo do interesse de estudo). Desta forma, o grupo mede e modela por funções de transferência, sobretudo funções de transferência eletroquímicas, de massa e ótica, sistemas moleculares tais como proteínas redox (incluindo enzimas), sistemas moleculares redox, proteínas do tipo lectínas e suas interações com células, utilizando-os, muitas vezes, como ferramentas para diagnóstico clínico, i.e. como biosssensores, simplex ou multiplex, etc.. No último exemplo, devido ao desenvolvimento de um sistema simplex e multiplex de funções de imitância do tipo plug and play o grupo (tecnologia patenteada), em cooperação com pesquisadores da Universidade de Oxford (Prof. Dr. Jason Davis), o pesquisador responsável deste projeto recebeu o prêmio Brian Mercer Feasiability da Royal Society em Londres, dezembro de 2012. O grupo também idealizou um método de espectroscopia de capacitância capaz de calcular a condutividade e a capacitância redox associados aos eventos de transferência eletrônica e cinética em sistemas bioquímicos e moleculares. Isso permitiu o desenvolvimento de biossensores que operam com sinais de transdução completamente inéditos e de altíssimo limite de detecção (da ordem de picomolar). Este sinal de transdução possui componentes quânticas que o grupo deseja aprofundar estudo, incluindo a utilização do conceito para o entendimento de sistemas como motores moleculares.
Aliado ao que foi relatado acima, o grupo atualmente conta com especialistas que operam com hamiltoniano híbrido clássico/quântico. A operação da componente clássica é realizada utilizando-se métodos de dinâmica molecular baseada em campos de força enquanto que a parte quântica pela teoria do funcional de densidade (DFT). A ideia central do projeto aqui apresentado é empregar essas ferramentas para estudar de forma mais profunda os mecanismos e processos experimentalmente evidenciados com as ferramentas de funções de transferência e espectroscopia de capacitância anteriormente apresentadas.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
"Prof. Dr. Paulo Roberto Bueno (Coordenador)": http://lattes.cnpq.br/0477045906733254	IQ-UNESP
Prof. Dr. Eduardo Maffud	IQ-UNESP
Profa. Dra. Maria del Pilar Sotomayor	IQ-UNESP
Prof. Dr. Gustavo Troiano Feliciano	IQ-UNESP
"Prof. Dr. Jason Davis"	University of Oxford

Modelos computacionais para avaliação de macromoléculas¶

Descrição do Projeto

O desenvolvimento ou aprimoramento de ferramentas computacionais tem possibilitado um melhor entendimento de processos biológicos. Neste projeto, empregamos modelos teóricos simplificados para avaliar o enovelamento de proteínas, mecanismos envolvendo motores moleculares, interação proteína-ligante, proteína-proteína e padrões de hidrólise por meio da avaliação de mudanças conformacionais e variações de carga.
As abordagens utilizadas empregam uma interface teórico/experimental em colaboração com grupos experimentais internos e externos à Unesp. O foco principal é combinar dinâmica molecular ou simulações de Monte Carlo com informações obtidas experimentalmente, direcionando nossos potenciais e facilitando a caracterização de macromoléculas.
Dentre as técnicas experimentais estão: eletroforese capilar, dicroísmo circular, espalhamento de raios-X a baixo ângulo, transferência ressonante de energia por fluorescência, ressonância nuclear magnética, além dos tradicionais dados de cristalografia. Essas técnicas podem ser facilmente combinadas com: “docking”, termodinâmica de enovelamento de proteínas obtidos por simulação, caracterização estrutural por modelos flexíveis, dentre outras técnicas computacionais.
Ainda, essa combinação deve ser suficiente para suportar uma correta calibração de modelos, favorecendo em um passo seguinte a avaliação e seleção de sistemas ou elementos de interesse pré-experimentação.
As metodologias e programas a serem desenvolvidas devem favorecer todo público acadêmico que tem como o foco o estudo de proteínas, possibilitando investigações mais detalhadas, assim como a confirmação de especulações de cunho científico para a interpretação de resultados.

Grupo de Pesquisa

Leandro Cristante de Oliveira	UNESP-IBILCE
Sidney Jurado de Carvalho	UNESP-IBILCE
Mateus Henrique Platinetti Nanzer	UNESP-IBILCE

Ciência da Computação¶

Detecção de Eventos por Mineração de Dados Paralelizada em Fluxos de Rede IPFIX¶

Descrição do Projeto

Este projeto apresenta a proposta de desenvolvimento e consolidação de um sistema de detecção e correlação de eventos relacionados à segurança de redes de computadores. O sistema, já prototipado por nossa equipe e em produção, possui como estrutura de base a utilização do protocolo IPFIX (IP Flow Information Export) como exportador de informações sumarizadas de uma rede de computadores. O projeto prevê quatro núcleos principais: 1.) O desenvolvimento de um protocolo baseado no processo de !NetFlow (formalizado pela IETF - Internet Engineering Task Force como sendo o protocolo IPFIX no RFC-5101) e que acrescente melhorias na sumarização das informações prestadas, consumindo menor espaço de armazenamento; 2.) A implementação de um modelo de armazenamento do novo protocolo em um banco de dados distribuído; 3.) A utilização de prospecção de dados, tais como técnicas de mineração de dados associativas, classificatórias, previsivas ou de agrupamento para detecção, correlação, classificação; e 4.) Previsão de eventos de segurança em redes de computadores. A arquitetura do sistema é baseada em clusters que visam paralelizar tarefas tanto para o armazenamento dos dados quanto para sua prospecção, objetivando maximizar o desempenho computacional. Este modelo de sistema mostra-se pioneiro na análise através da mineração de fluxos de dados, empreendendo características importantes aos sistemas de segurança computacional, tais como a escalabilidade no monitoramento de infra-estruturas de redes de alta velocidade, detecção rápida de tentativas de atividades ilícitas (tais como a propagação de worms ou estabelecimento de botnets), detecção ou previsão de ataques de negativa de serviço (!DoS), entre outros considerados as maiores ameaças atuais na Internet. Como subproduto é importante citar que este sistema pode ser usado para fornecer proteção à própria estrutura do !GridUNESP, uma vez que sensores podem ser implantados em elementos estratégicos da grade, de tal forma a coletar e analisar os seus dados de fluxos, permitindo a detecção rápida de eventos e a adoção de contramedidas.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Adriano Mauro Cansian	IBILCE
Adriano César Ribeiro	IBILCE
André Proto	IBILCE
Luiz Heitor Waiteman	IBILCE
Isabela Liane de Oliveira	IBILCE
Jorge Luiz Corrêa	IBILCE
Leandro Arabi Alexandre	IBILCE
Maira Lambort Batista	IBILCE

Implementação e Otimização de Algoritmos de Alinhamentos Múltiplos de Sequências em Ambientes “Grid”¶

Descrição do Projeto

A solução de problemas genômicos propostos pelos biólogos, tornou-se inviável sem o uso de ferramentas computacionais, o que desenvolveu, de maneira intensa, o campo da Bioinformática, aproximando cientistas da computação e biólogos. Inicialmente, era possível resolver os problemas de Bioinformática através do uso de máquinas sequenciais, pois apenas uma pequena parcela dos problemas genômicos era tratada, conhecida e explorada pelos biológos. A evolução da complexidade desses problemas fez com que o uso de computação sequencial não fosse mais suficiente para resolvê-los, criando um uso massivo da computação paralela na criação das novas ferramentas e algoritmos em Bioinformática. A partir disso, adotou-se a idéia da resolução de grandes problemas, através de sua execução em máquinas paralelas de vários portes. No entanto, isso possui duas vertentes, uma delas compromete a execução caso a máquina paralela não seja suficientemente poderosa para tratar o problema. Por outro lado, quando a máquina é poderosa o suficiente, em geral, está acessível para uma pequena parcela de pesquisadores e o custo para a sua construção é elevado. Assim, o presente projeto propõe a idéia de implementação de algoritmos de alinhamento múltiplo de biossequências em “Grids”, para aumentar significativamente a capacidade de processamento e armazenamento na resolução desses problemas, explorando custo financeiro menor do “Grid”, visto que ele pode ser composto de equipamentos heterogêneos e distribuído por uma rede de comunicação utilizada mundialmente, que é a internet.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
José Márcio Machado	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Geraldo Francisco Donegá Zafalon	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Liria Matsumoto Sato	Poli - USP
Angelo Passaro	IEAv - CTA
Mario Luiz Tronco	Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Métodos Analíticos e Numéricos em Mecânica Computacional¶

Descrição do Projeto

Mecânica computacional é a disciplina relacionada com o uso de métodos computacionais para estudar fenômenos governados pelos princípios da mecânica.

A mecânica computacional (CM – computational mechanics) é interdisciplinar. Seus três pilares são: matemática, ciência computacional e mecânica. Dinâmica de fluidos computacional, termodinâmica computacional, eletromagnetismo computacional e mecânica dos sólidos computacional são algumas das muitas especializações existentes.

A matemática leva à modelagem de fenômenos físicos dos processos encontrados na mecânica, em termos de equações, geralmente, diferenciais parciais, muitas vezes, não lineares. Na ciência computacional, códigos computacionais são desenvolvidos para resolver as equações diferenciais parciais por alguma técnica computacional: analítica e/ou numérica. Na maioria dos casos, devido às complexidades das equações e das geometrias, técnicas numéricas tais como método de diferenças finitas e métodos de elementos finitos são empregadas para se obter simulações dos processos a serem estudados.

O uso de técnicas numéricas, em geral, permite transformar sistemas de equações diferencias parciais em grandes sistemas algébricos, os quais requerem para rápida solução o uso de recursos computacionais de elevada capacidade de processamento. Isto remete ao uso de processamento paralelo para redução dos tempos computacionais.

Neste projeto, estão envolvidos pesquisadores das áreas de Engenharia Mecânica, Engenharia Civil, Física e Matemática. Os problemas envolvem simulações de processos fluido-térmicos, problemas em mecânica dos sólidos, ciências dos materiais e matemática aplicada. Os problemas não requerem tanta capacidade de armazenamento como na física de altas energias, mas requerem, por exemplo, como no caso de simulações em dinâmica dos fluidos computacional para escoamentos turbulentos, grande capacidade de processamento. Problemas de interação fluido estrutura, que podem existir tanto em engenharia mecânica ou civil, são também casos que requerem alta capacidade de processamento.

Até o presente momento, o grupo tem usado recursos computacionais limitados, obviamente, limitando o tamanho e complexidade dos problemas que poderiam ser analisados. Desta forma, o uso dos recursos computacionais do GridUnesp possibilitará abordar problemas muito maiores do que os que têm sido estudados e obter respostas dentro de tempos inferiores aos atualmente praticados. Isto possibilitará avanços nas pesquisas que vem sendo realizadas as quais estavam limitadas pelos recursos computacionais de que se dispunham.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
João Batista Aparecido	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Amarildo Tabone Paschoalini	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
André Luiz Seixlack	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Antonio João Diniz	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Aristeu da Silveira Neto	Universidade Federal de Uberlândia
Cassio Roberto Macedo Maia	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Edison Righetto	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Edson Del Rio Vieira	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Emanuel Rocha Woiski	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Haroldo de Mayo Bernardes	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Homero Ghioti da Silva	Universidade Federal de Uberlândia
João Antonio Pereira	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
João Batista Campos Silva	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
José Luiz Gasche	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Luiz Carlos Facundo Sanches	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Luiz Felipe Mendes de Moura	Unicamp
Marco Donisete de Campos	Universidade Federal de Mato Grosso
Mônica Pinto Barbosa	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Odacir Almeida Neves	Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Ricardo Alan Verdú Ramos	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Sérgio Said Mansur	Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Vanessa Davanço Pereira	Faculdades de Campinas

Ciência dos Materiais¶

Dinâmica de Vórtices em Supercondutores¶

Descrição do Projeto

O estudo do comportamento dinâmico de redes de vórtices em supercondutores do tipo II tem sido objeto de estudo tanto do ponto de vista teórico como experimental. Quando a rede é colocada em movimento pela aplicação de uma corrente de transporte numa amostra com centros de pinning que podem aprisionar os vórtices, o movimento fica complexo e uma solução analítica do problema não é possível. A corrente máxima que um supercondutor pode suportar antes de termos dissipação, é chamada de densidade de corrente crítica. Um dos objetivos em supercondutores de alta temperatura crítica (HTSC) é aumentar essa corrente crítica, para que o uso em aplicações praticas seja viável. O pinning de vórtices é o mecanismo usualmente utilizado para aumentar a corrente crítica. Tem havido consideráveis esforços para melhorar os mecanismos de pinning em HTSC. Isso pode ser feito criando defeitos estruturais através de diversos tratamentos das amostras, especialmente usando radiações energéticas. Usando litografia é possível criar arranjos periódicos nanoestruturados e bem definidos de centros de pinning, nos quais parâmetros tais como tamanho, profundidade, periodicidade e densidade, podem ser precisamente controlados. O aumento da corrente crítica em HTSC, usando arranjos periódicos tem sido estudada recentemente teórica e experimentalmente. O estudo dos mecanismos de pinning são importantes para a elaboração de supercondutores mais eficientes. Quando J excede o valor crítico Jc os vórtices entram em movimento, dissipam energia e diversos tipos de movimento podem acontecer, dependendo do arranjo particular de pinnings. No presente trabalho, usando a técnica de Dinâmica Molecular, caracterizamos as diversas fases dinâmicas e analizamos a resistência diferencial para vários arranjos periódicos de pinning, incluindo redes quadradas, hexagonais e outras configurações obtidas a partir da remoção simétrica e aleatória de centros de pinning. Os cálculos serão realizados para filmes de supercondutores do tipo II, usando um campo magnético aplicado menor ou igual que o primeiro campo de encendido e para correntes de transporte transversais e longitudinais. Serão caracterizadas as diversas fases para as redes pinnings propostas e usando os resultados da resistência diferencial, poderemos determinar com precissão as correntes de encendido para cada transição dinâmica.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Pablo Venegas	Faculdade de Ciências de Bauru

Estrutura Eletrônica de Materiais¶

Descrição do Projeto

A estrutura eletrônica de materiais é uma área de investigação teórica onde se aplica a Mecânica Quântica para descrever a distribuição espacial e os níveis de energia dos elétrons que compõem o sistema em estudo, que pode variar em tamanho desde a mais simples molécula diatômica até sólidos extensos com mais de 1023 átomos. Os resultados dos cálculos de estrutura eletrônica podem ser aplicados para a previsão e explanação dos mais diversos tipos de dados experimentais de natureza quântica que possam ser colhidos dos materiais. Assim, por exemplo, a absorção e emissão de luz, podem ser previstas pela teoria; ou então, em sistemas extensos, a estrutura eletrônica determina as propriedades de condução elétrica do material: se este é um isolante, semicondutor ou condutor de eletricidade. Deste modo, a área de estrutura eletrônica fornece ferramentas adicionais importantes para a melhor compreensão de materiais existentes ou em desenvolvimento. Dada a sua natureza complexa, a área de estrutura eletrônica é quase totalmente desenvolvida com o uso de computadores e isto de certa forma delimita os sistemas que podem ser estudados e estimula a busca e utilização do método de cálculo mais conveniente. A tecnologia de grid com certeza vai permitir que se estude uma gama bem maior de situações e materiais. Existe uma grande variedade de métodos de cálculo. A maioria deles adota a abordagem de orbitais moleculares ou cristalinos, desde aproximações semi-empíricas muito simples até sofisticados métodos de primeiros princípios (ab initio). Os sistemas de interesse para este projeto são complexos supramoleculares de precursores de materiais óxidos avançados, semicondutores inorgânicos, polímeros condutores, biopolímeros e moléculas de interesse biológico. Através de cálculos no nível de teoria ab initio procuraremos determinar desde a estrutura mais estável para os compostos em estudo, até a simulação de espectros experimentais, que permitam uma comparação com os dados existentes.

Grupo de Pesquisa

Francisco Carlos Lavarda	Faculdade de Ciências de Bauru
Augusto Batagin Neto	Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
Rodrigo Marques Ferreira	Faculdade de Ciências de Bauru
Leonardo De Conti Dias Aguiar	Faculdade de Ciências de Bauru

Estudo dos Processos de Fotodissociação e Reatividade do Polímero Orgânico Conjugado Meh-ppv em Solução sob Radiação Ionizante¶

Descrição do Projeto

Os polímeros orgânicos conjugados têm sido amplamente utilizados em diversos campos tecnológicos devido às suas características semicondutoras e ópticas. Recentemente foi relatada a possibilidade de sua utilização na área de dosimetria. O polímero orgânico poli [2-metóxi,5-(2’etil-hexiloxi)-p-fenilenovinileno] (MEH-PPV), quando diluído em solventes que contenham halogênios, tem apresentado características bastante promissoras nesta área.

Há evidências de que o polímero é alterado pela substituição de átomos de halogênios, provavelmente advindos da fotodissociação das moléculas do solvente, contudo os mecanismos envolvidos ainda não são bem conhecidos.

A compreensão dos processos de dissociação, tanto das moléculas do solvente, como de fragmentos do polímero, bem como a identificação dos sítios de maior reatividade na cadeia polimérica, são fatores de fundamental importância para o entendimento do mecanismo básico de ação que permite este material ser muito promissor na confecção de dosímetros de radiação.

No presente projeto pretende-se realizar cálculos de estrutura eletrônica visando à elucidação dos processos fotoquímicos observados em soluções do MEH-PPV sob radiação ionizante, bem como promover uma melhor compreensão dos mecanismos de ataque de radicais e de alteração estrutural sofrida pela cadeia polimérica em diferentes solventes.

Este projeto visa o aprofundamento de trabalhos anteriores, procurando analisar se a incorporação de radicais sobre a cadeia polimérica é a responsável principal pela alteração cromática do sistema e como estas reações ocorrem. Para tanto pretende-se analisar os processos de fotodissociação das moléculas de solvente, os caminhos de reação que permitem uma possível incorporação de radicais em fragmentos do polímero, e a localização de sítios de maior reatividade sobre a cadeia.

Os cálculos de estrutura eletrônica serão realizados a partir de métodos bem estabelecidos: semiempíricos, ab initio e/ou híbridos mecânicos-quânticos a partir dos quais serão obtidos os resultados teóricos.

Grupo de Pesquisa

Carlos Frederico de Oliveira Graeff	Faculdade de Ciências de Bauru
Erika Soares Bronze-Uhle	Faculdade de Ciências de Bauru

Estudo Numérico de Sistemas de Elétrons Fortemente Correlacionados em Baixa Dimensionalidade¶

Descrição do Projeto

Na pesquisa em física o estudo de modelos eletrônicos e de spins na rede é uma frente ampla e fecunda. Com modelos relativamente simples é possível capturar as principais características de diversos fenômenos, e muitas áreas de pesquisa se beneficiam dessa abordagem. Neste projeto estamos interessados em modelos de elétrons fortemente correlacionados em redes de baixa dimensionalidade. Um exemplo emblemático é o modelo de Hubbard¹, que acredita-se contenha os ingredientes básicos para descrever as propriedades eletrônicas do supercondutores cerâmicos de alta temperatura crítica[2,3]. A característica distintiva dessa categoria de modelos é que as fortes correlações (interações) entre os elétrons tornam tratamentos tipo campo médio (e.g., Hartree-Fock) ou perturbativos ineficazes, exigindo métodos alternativos. Embora vários desses modelos admitam solução analítica, muitos casos de interesse permanecem insolúveis pelos métodos analíticos atualmente disponíveis. Uma alternativa é o uso de computadores. Dentre as várias técnicas computacionais disponíveis queremos destacar aqui a chamada diagonalização numérica. Esse enfoque vem ganhando espaço na literatura devido ao rápido aumento na capacidade de processamento dos computadores e ao surgimento de novas técnicas numéricas assim como o aperfeiçoamento das tradicionais. Nesse tipo de abordagem o espectro de energias e as funções de correlação do modelo são obtidos através da resolução numérica exata da equação de Schrödinger independente do tempo para um sólido contendo tipicamente algumas dezenas de átomos numa rede de baixa dimensionalidade (uma ou duas dimensões espaciais). Como as propriedades físicas de interesse derivam dessas quantidades, uma vez calculadas elas permitem estabelecer o comportamento do modelo, o qual é então analisado no contexto da particular fenomenologia que o motivou. Em seguida, essas informações são expressas na forma de diagramas de fases, permitindo uma visão unificada dos resultados.

Do ponto de vista puramente operacional resolver a equação de Schrödinger significa resolver um problema de auto-valores e auto-vetores para uma matriz (a Hamiltoniana do modelo) cuja dimensão cresce exponencialmente com o número de graus de liberdade (número de átomos na rede) envolvidos. Para que resultados significativos sejam obtidos o número de átomos que precisa ser utilizado torna o problema extremamente difícil de ser resolvido. Isso justifica o uso de técnicas específicas tais como o método de Lanczos⁴ e os algoritmos do grupo de renormalização da matriz densidade (DMRG)[5]. Essa técnicas fornecem o espectro de energias as funções de onda do modelo, sendo que essas últimas permitem o cálculo das diversas funções de correlação.

Grupo de Pesquisa

André Luiz Malvezzi	Faculdade de Ciências
Márcio José Martins	UFSCar
Raimundo Rocha dos Santos	UFRJ
Thereza Cristina de Lacerda Paiva	UFRJ
Edson Sardella	Faculdade de Ciências

Síntese de metalofármacos¶

Descrição do Projeto

Os anti-inflamatórios estão entre os medicamentos mais prescritos e utilizados do mundo, contudo, seu uso contínuo pode causar complicações ao trato gastrointestinal. Os metalofármacos, apesar de serem pouco comercializados apresentam um potencial no desenvolvimento de novos medicamentos. Este projeto se propõe a sintetizar e caracterizar os complexos do fármaco anti-inflamatório não esteroide sulindaco com os íons lantanídeos La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Gd3+, Tb3+ e Ho3+ no estado sólido empregando a Termogravimetria - Calorimetria Exploratória Diferencial simultânea acoplada ao espectrômetro de FTIR (TG-DSC/FTIR), titulação complexométrica com EDTA e análise elementar, além de utilização de difração de raios X de monocristal e espectroscopia vibracional de refletância na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e cálculos teóricos para determinar o modo de ligação entre fármaco-metal. Os métodos termoanalíticos são utilizados para verificar a estequiometria dos compostos, decomposição térmica, estabilidade térmica, polimorfismo, reações no estado sólido, formulações das drogas, pureza, entre outras propriedades. Serão realizados ensaios de citotoxicidade além de estudo atividade inflamatória dos complexos sintetizados. A atividade antitumoral será avaliada em camundongos suíços portadores de Tumor Sólido de Ehrlich para complexos que apresentem melhoras significativas na atividade anti-inflamatória.

Grupo de Pesquisa

Gilbert Bannach	Faculdade de Ciências de Bauru
Alexandre de Oliveira Legendre	Faculdade de Ciências de Bauru
Renan Barrach Guerra	Faculdade de Ciências de Bauru
Diogo Alves Gálico	Faculdade de Ciências de Bauru

Engenharia¶

Análise da estabilidade global de escoamentos incompressíveis e compressíveis¶

Descrição do Projeto

O projeto visa estudar os mecanismos de instabilidade que tem uma papel importante no entendimento do processo laminar para turbulento de um escoamento, seja ele incompressível ou compressível.
O estudo será realizado dentro do escopo da teoria de estabilidade hidrodinâmica. O escoamento será decomposto em escoamento base e perturbação, no qual, as equações de Navier-Stokes são linearizadas.
O escoamento base será obtido através de simulações numéricas diretas (DNS), utilizando um código in house de alta ordem.
O espaço tridimensional será descrito como um domínio não homogêneo bidimensional e estendido periodicamente na terceira direção espacial. A periodicidade dos modos é caracterizada pelo comprimento de onda nesta direção z. Perturbações no plano Oxy são totalmente resolvidas, de forma que os modos são funções tridimensionais do espaço: não homogêneas na direção x e y e periódica na direção z, ou seja, a formulação global do problema de instabilidade permite a existência de uma distribuição arbitrária do escoamento ao longo das direções longitudinal e normal.
Esse processo de linearização das equações de Navier-Stokes e a introdução dos modos normais leva a um sistema de equações diferenciais parciais em termos das variáveis de perturbação e portanto um problema de autovalor.
As matrizes resultantes do problema discretizado serão tratadas como esparsas, característica que pode ser utilizada para aumentar o desempenho computacional. Um método de redução de ordem que utiliza projeções no subespaço de Krylov serão empregados através do algoritmo de Arnoldi.
O projeto pode gerar um conhecimento profundo em métodos numéricos associados aos algoritmos que se baseiam em “matrix forming”, bem como time-stepping” para soluções de problemas de autovalor. E do ponto de vista físico, a identificação das instabilidades pode proporcionar ideias na concepção teórica de metodologias de controle de escoamentos turbulentos. O estudo é motivado pelas aplicações encontradas nas áreas: aeronáutica, automobilística, marítima, petróleo e meteorologia.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Elmer Mateus Gennaro	UNESP-SJBV

Física¶

Caos, aceleração de Fermi e Transições de fase em sistemas dinâmicos¶

Descrição do Projeto

O projeto atualmente visa estudar transições de fase em sistemas dinâmicos, particularmente considerando a transição de crescimento limitado para ilimitado de energia. Os modelos considerados são chamados bilhares dependentes do tempo. Consistem em um ensemble de partículas clássicas não interagentes que movem-se livremente ao interior de um domínio fechado. As fronteiras desse domínio movem-se no tempo. Assim, dependendo da fase do movimento da fronteira e da velocidade da partícula, esta pode perder ou ganhar energia. Um dos focos é caracterizar as condições que levem ao crescimento ilimitado de energia. Uma vez produzido tal fenômeno, o grupo tem concentrado em obter condições que suprimam tal fenômeno, como choques inelásticos e dissipação de uma forma geral.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Edson Denis Leonel	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Mário Roberto da Silva	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Jafferson Kamphorst Leal da Silva	Universidade Federal de Minas Gerais
Denis Gouvêa Ladeira	Universidade Federal de São João del Rey
Juliano Antônio de Oliveira	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Alexander Loskutov	Moscow State University
Stanislav Soskin	Ukrainian Academy of Science
Leonid Bunimovich	Georgia Institute of Tecnhology
Raimundo Nogueira Costa Filho	Universidade Federal do Ceará e University of Western Ontario

Física Experimental de Altas Energias¶

Descrição do Projeto

A Física de Altas Energias tem por objetivo investigar a natureza dos constituintes elementares da matéria e as interações fundamentais. Os aceleradores de partículas têm desempenhado um papel fundamental nestas investigações, sendo o Tevatron do Fermilab e o Large Hadron Collider do CERN os mais potentes já construídos.

Reconhecendo a importância da participação de pesquisadores do Estado de São Paulo nos experimentos que são realizados nestes aceleradores, foi criado em 2003, com o apoio da FAPESP, o Centro Regional de Análise de São Paulo (São Paulo Regional Analysis Center – SPRACE), o qual congrega os pesquisadores de instituições paulistas atuando nas colaborações DZero do Fermilab e Compact Muon Solenoid (CMS) do CERN.

Para dar suporte aos pesquisadores e contribuir para o processamento, armazenamento e análise dos dados produzidos nesses experimentos, foi implantado um centro de computação que conta atualmente com mais de um Teraflop de poder de processamento. O SPRACE iniciou suas operações de processamento de dados para o DZero em março de 2004, associado ao Distributed Organization for Scientific Analysis and Research (DOSAR). Integrou-se em seguida ao SAMGrid, o sistema de processamento distribuído do experimento DZero e, em 2005, tornou-se parte do Open Science Grid (OSG), consórcio americano de universidades, laboratórios nacionais e centros de computação, formando com estes um grande grid computacional de mútiplos propósitos. Através da infra-estrutura de middleware do OSG, o SPRACE vem participando ativamente das atividades de processamento de dados do experimento DZero e atuando como uma Tier-2 da estrutura computacional hierárquica do experimento CMS, em preparação para a entrada em operação do LHC em 2008.

Os membros do SPRACE participam da análise física dos dados produzidos pelo DZero associados ao grupo de “Novos Fenômenos” da colaboração, o qual procura por sinais de Física Além do Modelo Padrão. Em particular, estamos investigando a possibilidade de existência de novas dimensões espaciais através do estudo da produção de três léptons isolados. Estamos também nos preparando para a análise de dados do CMS, onde iniciamos investigação neste mesmo tema.

O ensino e a divulgação científica tem sido uma preocupação constante do SPRACE. Vimos elaborando um conjunto de cursos de formação na área e disponibilizando o material didático na web, permitindo o acompanhamento dos cursos à distância. O projeto “Estrutura Elementar da Matéria: Um Cartaz em Cada Escola” permitiu que se levasse a todas as escolas do segundo grau do País informação sobre os constituintes da matéria e suas interações, provendo também um Fórum de Discussão onde estudantes e professores de todo o país possam trocar conhecimentos.

O SPRACE tem interagido e gerado competência nas áreas com as quais se relaciona. Temos desempenhado um importante papel na formação de recursos humanos não apenas em Física de Altas Energias, mas também em redes ópticas de alta velocidade, processamento de alto desempenho e, acima de tudo, na arquitetura Grid de computação distribuída.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Sérgio Ferraz Novaes	Instituto de Física Teórica
Sandra dos Santos Padula	Instituto de Física Teórica
Eduardo de Moraes Gregores	UFABC
Pedro Galli Mercadante	UFABC
Marco André Ferreira Dias	UFRN
Franciole da Cunha Marinho	Instituto de Física Teórica
Thiago Rafael Fernandez Perez Tomei	Instituto de Física Teórica
Angelo de Souza Santos	Instituto de Física Teórica
Flavia de Almeida Dias	Instituto de Física Teórica
César Augusto Bernardes	UFABC
Tiago dos Anjos Costa	UFABC
Caio Laganá Fernandes	USP
Matheus Ichimaru Bedendo	USP

Modos Vibracionais de Moléculas Orgânicas¶

Descrição do Projeto

Nos últimos anos filmes finos nanoestruturados a base de moléculas orgânicas têm sido intensivamente estudados visando aplicações tecnológicas como complemento ou alternativa às moléculas inorgânicas. Além disso, resultados promissores têm sido obtidos quando estas moléculas são aplicadas na forma de filmes finos em sensores, células solares, diodos orgânicos emissões de luz, etc. Para que se obtenham êxitos nestas aplicações tecnológicas, é imprescindível o controle das propriedades estruturais dos filmes fabricados, garantindo principalmente a integridade química da molécula precursora durante o processo de fabricação. Também imprescindível é a determinação das organizações estruturais destas moléculas após a fabricação dos filmes, pois, por exemplo, podem induzir diferenças nos processos de condução por portadores de carga dependendo da localização dos contatos elétricos (eletrodos). Para garantir a integridade química das moléculas e determinar a sua organização molecular, as técnicas de espectroscopia absorção UV-Vis, de espectroscopia de espalhamento Raman e de espectroscopia infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) são intensivamente usadas por suas potencialidades na análise das propriedades óticas e estruturais dos filmes fabricados. A determinação dos modos vibracionais destas é de essencial importância para uma análise precisa dos espectros Raman e FTIR coletados para essas moléculas.

Esta proposta tem por objetivo a determinação dos modos vibracionais através de espectros teóricos das moléculas orgânicas estudadas pelo nosso grupo de pesquisa usando o programa Gaussian disponível GridUNESP. Há alguns anos o grupo vem trabalhando na fabricação e caracterização de filmes finos de moléculas orgânicas como os derivados do perileno, metaloftalocianinas, ligninas e mais recentemente xantênicos e fosfolipídios biológicos. Além do domínio das técnicas de fabricação de filmes finos Langmuir-Blodgett, Layer-by-Layer e evaporação térmica a vácuo, o uso do espectrógrafo Raman, FTIR e espectrofotômetro UV-Vis fazem parte da rotina do nosso grupo. Também compõem os trabalhos desenvolvidos pelo grupo a determinação das organizações moleculares assumidas nos filmes finos de materiais puros e as análises das interações moleculares em filmes compostos por mais de um material e suas organizações. Como estas moléculas podem possuir de algumas dezenas até uma centena de átomos, o custo computacional para a determinação dos espectros teóricos por microcomputadores convencionais é muito alto. Portanto, este projeto visa contemplar o uso do programa Gaussian disponível no GridUNESP para agilização dos cálculos teóricos de tais moléculas orgânicas. O intenso uso das técnicas FTIR, espalhamento Raman e absorção UV-Vis pelos participantes deste projeto podem ser verificados pelas publicações em periódicos específicos da área na base de dados da web of science em www.webosscience.com ou no currículo Lattes destes.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Carlos José Leopoldo Constantino	Faculdade De Ciências e Tecnologia - UNESP
Diogo Volpati	DFQB/FCT/UNESP
Priscila Aléssio	DFQB/FCT/UNESP
Pedro Henrique Benites Aoki	DFQB/FCT/UNESP

QCD e matéria densa em colisões a altas energias¶

Descrição do Projeto

Quarks e glúons, os blocos básicos da matéria hadrônica descrito por cromodinâmica quântica (QCD) não são observados isoladamente, como conseqüência da propriedade confinamento QCD. No entanto, a densidades muito mais elevadas do que a densidade núcleos normais tornam-se fracamente ligados, como uma consequência da liberdade assintótica. Colisões de Íons pesados de alta energia ​​(IH) são considerados o ambiente ideal para a produção de tais sistemas com grandes quantidades de energia concentrada num pequeno volume. Várias sondas da QGP têm sido sugeridos, antes do início das experiências conduzidas no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), em BNL, onde foi descoberto que o sistema quente e denso produzido em colisões de alta energia HI consiste fortemente em interação em matéria partonic , evoluindo como um fluido quase perfeito. Uma das sondas da presente sistema elusivo são correlações de partículas idênticas, historicamente conhecidos como Hanbury-Brown e efeito Twiss (HBT). Atualmente ele também é chamado femtoscopy, uma vez que ele investiga a dimensão das fontes de emissão produzidas em colisões HI em escalas femtoscopic. Ela tem sido extensivamente estudada no RHIC / BNL, na última década. No LHC, este efeito foi medido tanto por Alice e pela colaboração CMS. No CMS, foi medido em colisões pp e está sendo estendido para colisões PbPb. Outras correlações também estão sendo investigados, como o de longo alcance ("ridge-like") dihadron correlação em pseudorapidity entre pares de partículas com ângulos azimutais similares. No CMS foram descobertos a existir também em colisões de alta multiplicidade pp. Medições Femtoscopic com tais eventos irão ajudar a clarificar esta observação intrigante, no qual aparece o proton a comportar-se como um pequeno núcleo. Outras correlações sob investigação são as correlações hadrônicas espremido, teoricamente demonstrado existir pares entre partícula-antipartícula, quando suas massas são modificados no meio quente e denso formado colisões de íons pesados em altíssima energia. Cálculos hidrodinâmicos, tais como as exercidas pelo SPheRIO, código desenvolvido por uma colaboração brasileira, será usado para quantificar melhor tais estimativas e para orientar as buscas experimentais para a hadrônica espreme estados.
Em todas as partes da pesquisa planeja esboçado acima, a infra-estrutura GridUNESP terá um papel importante, permitindo a computação rápida, tanto na análise experimental e em cálculos fenomenológicas. Articular teoria e experimento, também está sob investigação a incorporação da SPheRIO código no sistema de simulação da física de íons pesados ​​CMS. Refere-se a substituir as parametrizações hidrodinâmica no código HydJet, atualmente utilizados em CMS, por cálculos reais hidrodinâmicos realizados por SPheRIO. Além dos desafios técnicos representados por tal fusão, há o tempo computacional envolvido na realização de um cálculo real em uma base caso-a-evento, para o qual a infra-estrutura disponível computacional de GridUNESP será especialmente útil.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Sandra dos Santos Padula	UNESP-IFT
Gastão Krein	UNESP - IFT
Yogiro Hama	Univ. de São Paulo - Instituto de Física		Takeshi Kodama	Univ. Federal do Rio de Janeiro		Otávio Socolowski Jr.	Univ. Federal de Rio Grande		Wei-Liang Qiang	Univ. Federal de Outro Preto

Simulação Computacional de Átomos e Moléculas sobre Superfícies Metálicas¶

Descrição do Projeto

Tem sido muito intensa, nas últimas décadas, a busca por materiais que tenham características interessantes do ponto de vista tecnológico, especialmente características que facilitem a criação de dispositivos eletrônicos de tamanho reduzido, na escala nanométrica. Este interesse estimulou a realização de uma quantidade enorme de trabalhos experimentais e teóricos a respeito de nanoestruturas. Avanços nas técnicas experimentais de microscopia (high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), scanning tunneling microscopy (STM), e atomic force microscopy (AFM)) revelaram novos fenômenos em nanoescala.
A proposta é realizar um estudo da interação entre átomos e moléculas e destes sistemas com superfícies metálicas. O estudo desta interação da superfície metálica com moléculas grandes é bastante complexo, em parte devido ao grande número de configurações possíveis para a geometria das moléculas consideradas. Contudo, importantes avanços nessa área foram conseguidos recentemente inclusive com a descoberta de novos e inesperados fenômenos, como a reconstrução com chiralidade específica de superfícies metálicas induzidas por moléculas orgânicas, o efeito chave-fechadura não biológico ou a formação de padrões complexos sobre as superfícies com bases de DNA.
Também serão estudadas as propriedades eletrônicas e estruturais destes sistemas. Como método de abordagem, será utilizada a Teoria do Funcional Densidade e métodos de Dinâmica Molecular. A influência do exchange e das correlações eletrônicas sobre estes processos será avaliada. Simulações com potenciais reativos como o REAXFF serão úteis para entender a dinâmica dos processos de formação de padrões e de auto-organização sobre as superfícies.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos	Dep. de Física/IGCE/UNESP
Douglas Soares Galvão	IFGW/UNICAMP
Pedro A. S. Autreto	IFGW/UNICAMP

Simulações de Materiais Avançados¶

Descrição do Projeto

A descoberta de novos materiais e novas rotas de síntese constitui um processo laborioso. Recentemente, uma nova ferramenta veio somar-se aos recursos disponíveis para o design de materiais: a simulação computacional. Este novo tipo de "experimentação", provê informações que podem auxiliar na interpretação de experimentos reais, além de permitir estudar o comportamento da matéria em condições difíceis de realizar experimentalmente, explorar possíveis rotas de síntese de compostos conhecidos ou de novos materiais, bem como estimar suas propriedades físicas. De fato, a sinergia entre experimentos reais e computacionais é um ingrediente fundamental no desenvolvimento da Ciência dos Materiais.

O projeto de pesquisa proposto se caracteriza pelo estudo computacional de materiais avançados, em distintas frentes de atuação. O primeiro tema de pesquisa desse projeto consiste no utilização de cálculos de primeiros princípios para a obtenção das propriedas físicas das fases α e g-ZrW2O8. O Tungstato de Zircônia (ZrW2O8) é um composto que exibe uma expansão térmica negativa (ETN), isotrópica, em um amplo intervalo de temperatura (0,3 a 1050K). Essa propriedade confere a este composto grande interesse quando se pensa em potenciais aplicações tecnológicas envolvendo ETN.

Como mostramos em trabalhos anteriores, o tungstato de zircônio exibe amorfização induzida por altas pressões. De acordo com o mecanismo proposto por nós, ambos os fenômenos (expansão térmica negativa e amorfização induzida por altas pressões) têm origem nos modos de unidades rígidas de baixa energia exibidos pelo tungstato de zircônio. No entanto, detalhes do mecanismo responsável pela ETN deste composto ainda são motivo de controvérsia na literatura. O mesmo se pode dizer a respeito do mecanismo responsável pela amorfização induzida por altas pressões. O experimento decisivo consiste em calcular o espectro de dispersão de fônons da fase g-ZrW2O8 e sua dependência com a pressão, de modo a verificar se todo um ramo do espectro de fônons amacia simultaneamente, em pressões compatíveis com aquela em que se observa experimentalmente a amorfização induzida por altas pressões. Este experimento computacional constitui um dos objetivos fundamentais deste projeto.

O segundo tema de pesquisa consiste no estudo computacional sobre influência de altas pressões sobre a estrutura e propriedades de compostos termoelétricos com estrutura de escuterudita. Neste estudo, pretende-se evidenciar o papel desempenhado pela espécie hóspede sobre a equação de estado e as eventuais transições de fase da estrutura hospedeira, tendo em vista que a pressão tende a favorecer estruturas com menor volume molar. Já temos evidências da formação de novas fases em compostos termoelétricos com estrutura de escuterudita, submetidos a altas pressões. Assim, um dos objetivos deste projeto é estudar computacionalmente as propriedades destas novas fases produzidas em alta pressão.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ney Lemke	UNESP
Cláudio Antônio Perottoni	UCS
André Luis Martinotto	UCS

Simulações Numéricas em Cromodinâmica Quântica¶

Descrição do Projeto

São quatro as interações fundamentais presentemente conhecidas: gravitacional, eletromagnética, forte e fraca. Enquanto as duas primeiras se manifestam de maneira tangível em nossas vidas, as duas últimas são de natureza mais sutil e atuam no mundo sub-atômico. O presente projeto se refere à força forte. Historicamente, as partículas sensíveis a essa força foram denominadas de hadrons, sendo o próton, o nêutron e o meson pi os mais conhecidos exemplos de hadrons. Essa força é responsável pela existência de quase que a totalidade da massa visível do universo, sendo em particular responsável pela existência do núcleo dos átomos. A teoria que descreve a força forte é a cromodinâmica quântica (QCD), nome derivado da eletrodinâmica quântica, a qual descreve as interações entre as cargas elétricas através de fótons. Na QCD, as cargas são denominadas “cores” e as partículas fundamentais que possuem essas cargas são os quarks, que interagem através de gluons, que também possuem carga de cor. Uma das mais fantásticas propriedades da QCD, pouco entendida no momento, é o confinamento da cor, que significa que um quark ou um gluon não são observados isoladamente – tecnicamente, diz-se que somente estados de cor zero (singletos) são observados. Os estados observados são os hadrons, eles são estados ligados de quarks e gluons.

A QCD sendo a teoria das interações fortes, ela deve descrever a partir de seus graus de liberdade fundamentais, os quarks e gluons, uma grande variedade de propriedades e fenômenos hadrônicos, como a massas e os tamanhos dos hadrons, as interações hadrônicas, a formação dos núcleos atômicos, a matéria formada em colisões de íons pesados a altas energias (plasma de quarks e gluons) e a matéria encontrada no interior de objetos estelares superdensos (estrelas de nêutrons). Todos esses problemas têm em comum o fato que a força entre as partículas não pode ser tratada pelos tradicionais métodos da teoria de perturbação baseados numa expansão em série de potências na constante de acoplamento. No momento, os únicos métodos de primeiros princípios para tratar esses problemas são os baseados em simulações numéricas de grande escala, realizadas em supercomputadores – o nome dado a esse campo é “QCD na rede”. A QCD na rede consiste em simular numericamente as equações da QCD numa rede discreta do espaço-tempo, através do emprego de métodos Monte Carlo e de equações de Langevin.

Apesar do campo ter origem há mais de 30 anos, no Brasil ele é relativamente recente. Historicamente, uma das principais dificuldades para implementar projetos de QCD na rede no Brasil tem sido a ausência de recursos computacionais adequados, devido aos seus altos custos no passado. Presentemente, recursos computacionais adequados começam a ser disponibilizados através de projetos como a GridUNESP. Desde sua criação, a QCD na rede tem produzido várias revoluções, tanto sob o ponto de vista puramente intelectual, no que se refere à compreensão das interações fortes, como também no desenvolvimento de técnicas de simulações numéricas, como o desenvolvimento de novos algoritmos, que se mostraram úteis em vários outros campos do conhecimento, como Ciências dos Materiais, Meteorologia e Matemática Aplicada. A QCD na rede foi propulsora de inovações tecnológicas no campo da informática, incluindo principalmente computação de alto desempenho e tecnologia da informação.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Gastão Inácio Krein	Instituto de Física Teórica
Gabriel Santos Menezes	Instituto de Física Teórica
Sergio Marcolino Antunes	Instituto de Física Teórica
Carlos Eduardo da Silva Fontoura	Instituto de Física Teórica
Nadiane Cristina Cassol Seewald	Instituto de Física Teórica
Daniel Fernando Reyes Castillo	Instituto de Física Teórica
Rafael Reis Leme	Instituto de Física Teórica
Marcio Woitek Junior	Instituto de Física Teórica
Felipe Attanasio	Instituto de Física Teórica

Simulações, Análise de Dados e Estimativa de Parâmetros para o “Dark Energy Survey”¶

Descrição do Projeto

Nosso conhecimento acerca do Universo tem crescido e nos surpreendido nos últimos anos. Talvez a maior surpresa tenha ocorrido em 1998, quando começaram a aparecer as primeiras evidências observacionais de que o Universo está em expansão acelerada. A explicação mais aceita da expansão acelerada do Universo postula que aproximadamente 75% do seu conteúdo esteja na forma de algo que denominamos “energia escura”, que possui propriedades de antigravidade. Encontrar as características da energia escura passou a ser um dos grandes objetivos da Cosmologia moderna.

A Cosmologia está entrando nos anos recentes em uma era de medidas de grande precisão. Uma enorme quantidade de dados observacionais obtida por satélites, como o Cosmic Background Explorer (COBE) e o Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), e telescópios, como o Sloan Digital Sky Survey (SDDS) foi e em alguns casos continua a ser gerada com os sucessivos “data releases”. Nosso Projeto será baseado na análise de dados da colaboração internacional denominada “Dark Energy Survey” (DES), que conta com a forte participação de um grupo brasileiro, representado pelo consórcio DES-Brazil.

O DES usará 4 tipos de observações para obter informações sobre a natureza da energia escura: supernovas do tipo Ia, lenteamento gravitacional, abundância de aglomerados de galáxias e oscilações acústicas de bárions. A partir dessas observáveis é necessário estimar os parâmetros do modelo cosmológico favorecido.

Nosso Projeto junto ao GridUNESP visa a realizar simulações de possíveis observáveis no DES, como por exemplo na detecção de lentes gravitacionais fortes, na análise dos dados que virão a partir de 2011 e na estimativa de parâmetros cosmológicos a partir do conjunto de dados medidos.

O número de parâmetros que determinam um modelo cosmológico pode chegar a 10, o que torna a sua estimativa extremamente complexa. Nessa etapa o uso do “Markov Chain Monte Carlo” (MCMC) é essencial. As cadeias de Markov geradas por Monte Carlo são usadas para obter amostras independentes da distribuição de probabilidade dos parâmetros do modelo para um determinado conjunto de dados em uma análise bayesiana. Essa distribuição é usada para obter regiões com níveis de confiança dos parâmetros do modelo. A grande vantagem do método de MCMC é que seu custo computacional escala de maneira aproximadamente linear com o número de parâmetros a serem estimados e a estrutura de grid é ideal para o seu uso.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Rogerio Rosenfeld	Instituto de Física Teórica
Luiz Alberto Nicolaci da Costa	Observatório Nacional
Martin Makler	Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
Marcio Antonio Geimba Maia	Observatório Nacional
Paulo Pellegrini	Observatório Nacional
Fernando Simoni	Observatório Nacional
Ricardo Ogando	Observatório Nacional

Sistemas quânticos de poucos corpos em Física atômica, nuclear e partículas¶

Descrição do Projeto

Resolução de equações de autovalores e observáveis de espalhamento, em sistemas de 3 e 4 corpos em Física Nuclear e Atômica, considerando a técnica de Lanczos. Sistemas atômicos ultrafrios e condensados de Bose-Einstein em redes ópticas, considerando transições de fase de superfluído para Mott-Insulator, utilizando técnicas numéricas de Monte-Carlo no modelo de Bose-Hubard.

Análise da Interação de estado final de três-corpos no decaimento B->K Pi Pi, para estudo da assimetria de matéria anti-matéria no universo. Para isso serão desenvolvidos formas analíticas e algoritmos para a simulação numérica do fundo não-ressonante de três corpos, inspirados na solução numérica da equação de Bethe Salpeter, em aproximação de escada.

Cálculos de reações de fragmentação e de pré-equilíbrio, que objetiva fazer simulação de reações nucleares através de cálculos de Monte Carlo.

Nessa colaboração, que tem a coordenação de Lauro Tomio (IFT/UNESP, São Paulo), recebendo apoio da FAPESP através de projeto temático, temos pesquisadores do IFT/UNESP (São Paulo), ITA (São José dos Campos), IF-USP (São Paulo), UFF (Niterói), UNICAMP (Limeira), CBPF (Rio de Janeiro) e UFRJ (Rio de Janeiro) e IF-UFRGS (Porto Alegre), além de colaborações com pesquisadores do exterior.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Lauro Tomio	Instituto de Física Teórica
Marcelo T. Yamashita	Instituto de Física Teórica
Mohammadreza Hadizadeh	Instituto de Física Teórica
Arnaldo Gammal	IF-USP
Tobias Frederico	ITA
Brett Vern Carlson	ITA
Varese Salvador Timoteo	UNICAMP
Antonio Delfino	UFF
Ignácio Bediaga	UFF
Alberto Reis	UFF
Sérgio Souza	UFF
Raul Donangelo	UFF
Aksel Jensen	Aarhus University
Mario Salerno	University of Salerno
Yasuyuki Suzuki	University of Tokyo

Estudo de Sinais da Nova Física em Aceleradores¶

Descrição do Projeto

O projeto visa o estudo sistemático de sinais advindos de espalhamentos envolvendo modelos não usuais em física de altas energias. Em particular, em uma primeira etapa, estudaremos espalhamentos envolvendo espinores Elko.

Os espinores Elko são autoespinores do operador de conjugação de carga que carregam ambas as representações de Weyl (ambas helicidades). Os campos quânticos cujos coeficientes da expansão sejam os espinores Elko apresentam duas propriedades instigantes, a saber: primeiramente tais espinores obedecem a equação de Klein-Gordon (não Dirac) somente. Além disso, apresentam dimensão de massa 1 (e não 3/2) mesmo sendo espinores genuínos.

A razão para tal comportamento pode ser estabelecida da seguinte maneira: sendo um autoespinor do operador de conjugação de carga, o Elko possui um novo dual (diferente do dual de Dirac) obtido de modo a preservar a invariância do bilinear construído com o espinor Elko por transformações de Lorentz geral. Uma vez dotado de um novo dual, o Elko também apresenta novas somas de spin e, consequentemente, a estrutura local do campo quântico associado e modificada. Em outras palavras, o espinor Elko quebra a invariância de Lorentz de um modo bastante sutil, apresentando um eixo preferencial (de fato, os espinores Elko não pertencem a classificação padrão de Wigner). Tal característica, entretanto, parece ser vantajosa para candidatos a matéria escura.

Em um trabalho prévio (Phys. Lett. B706:352-359,2012) analisamos a assinatura tipica de um espalhamento gerando Elkos com momentos aproximadamente nulos, de modo a investigar a dependência do sinal de saída com a existência do eixo preferencial.

Propomos em uma nova fase do projeto a analise do espalhamento em questão levando em conta, porem, a existência de momentos não nulos dos Elkos produzidos na reação. Cálculos preliminares indicam que nesse caso a estrutura não-local do Elko, ou equivalentemente, seu eixo preferencial poderá ser melhor explorado.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Julio Marny Hoff da Silva	Unesp-Guaratinguetá
Marco André Ferreira Dias	Unifesp-Diadema

Propriedades eletrônicas e de transporte de sistemas nanoscópicos¶

Descrição do Projeto

Dispositivos eletrônicos moleculares representam a última fronteira em termos de miniaturização, onde um dispositivo completo é formado por alguns átomos. Além das potenciais aplicações tecnológicas, interessantes fenômenos físicos tornam-se dominantes na escala nanoscópica. Nestas escalas torna-se necessário levar em consideração a posição específica dos átomos formando o material bem como as interações entre todos os elétrons. Isto invariavelmente implica considerar, de maneira precisa, um grande número de partículas interagentes.

Neste projeto os sistemas moleculares de interesse são: oligômeros orgânicos, nanotubos de carbono e grafeno. Os compostos serão conectados a eletrodos metálicos e as características do transporte eletrônico analisadas. Efeitos de grande interesse – e ainda pouco estudados nesta escala - podem surgir em alguns dos materiais, como o Efeito Kondo, que ocorre quando há a presença de uma forte correlação entre os elétrons. Também serão estudados os efeitos da interações elétron fônon e spin-órbita nas propriedades de transporte eletrônico de diferentes materiais nanoscópicos.

As principais ferramentas teóricas utilizadas no estudo são: a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e o formalismo de Funções de Green fora do equilíbrio (NEGF). A primeira metodologia permite a obtenção da estrutura eletrônica com precisão e a segunda – principalmente quando combinada com a DFT - permite o cálculo do transporte eletrônico através de dispositivos sob o efeito de um potencial externo. A DFT possui o melhor balanço entre custo computacional e precisão numérica em cálculos de estrutura eletrônica, sendo amplamente utilizada por diversos grupos de pesquisa. O projeto combina a utilização de códigos já existentes e distribuidos gratuitamente na comunidade científica, bem como outros desenvolvidos “in house” totalmente paralelizados. Além disso serão desenvolvidas novas ferramentas computacionais sempre visando ambientes de computação de alta performance.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Alexandre Reily Rocha	UNESP/IFT
Jeconias Rocha Guimarães	UNESP
Pedro Brandimarte Mendonça	USP
Ekaterina Alexandrovna Filatova	UFABC
Rodrigo Garcia Amorim	UFABC
Cláudio Padilha	UFABC
Wudmir Verastegui Rojas	UFABC

Testing General Relativity with Gravitational Waves¶

Descrição do Projeto

The signals from inspiralling binary systems that include black holes and/or neutron stars are the most promising candidates for a first direct detection of gravitational waves that are expected to be made in the next 4-5 years by the LIGO and Virgo observatories. Such signals are well modeled within General Relativity in terms of the parameter of the sources, however an interesting question to ask is: given that the parameters intrinsic to the sources are unknown, can the fundamental parameter of General Relativity also be tested with gravitational wave detections?

The answer turns out to be "yes" and a data analysis pipeline named TIGER and described in PRD85 082003 has been setup in order to assess the quantitative level at which such test can performed. In order to estimate the signal parameters, (so far simulated) data are correlated with waveforms
generated out of parameters drawn by a Monte Carlo from the entire parameter space. In order to perform the above mentioned test on General Relativity, the background has to be computed to assess the detection statistics. In the case of TIGER, it is necessary to collect a background of Bayesian odds ratio between the two different hypotheses: General Relativity vs. non-General Relativity.

Odds ratios quantify the relative probability of competing hypotheses, telling which of the two is favored by data. Several parallel Monte Carlos will be run on the cluster to determine the background value distribution of the odds ratio as a function of the number of detected sources and their signal-to-noise ratio. This will allow to determine what is is the minimal deviation from General Relativity that it is possible to detect.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Riccardo Sturani	UNESP/IFT

Simulação de propriedades ópticas e eletrônicas de materiais orgânicos¶

Descrição do Projeto

Compostos orgânicos são atualmente considerados materiais de grande interesse na confecção de dispositivos eletrônicos flexíveis de fácil processamento e baixo custo relativo. Aliada às interessantes propriedades óptico-eletrônicas que os tornam materiais de grande relevância tecnológica, compostos orgânicos apresentam uma física extremamente rica, com processos diferenciados de recombinação, dissociação e transporte de carga que têm incentivado a sua pesquisa mesmo em ciência básica.

De fato nota-se na literatura a publicação de um número crescente de trabalhos experimentais e teóricos acerca de propriedades opto-eletrônicas de materiais orgânicos em diferentes áreas de aplicação. Contudo, devido à desordem estrutural típica associada a estes materiais, estudos de suas propriedades eletrônicas e estruturais são ainda grandes desafios. Em especial, a grande flexibilidade estrutural e profunda influência desta nas propriedades de interesse destes compostos torna a modelagem e simulação uma tarefa de apreciável complexidade nestes materiais.

A simulação e estudos teóricos relacionados à estes materiais (e técnicas específicas a eles associados) são de grande relevância, pois além de possibilitarem uma maior compreensão dos fenômenos básicos envolvidos, permitem avaliar características relevantes para a obtenção de dispositivos (e/ou materiais) mais eficientes, podendo ainda sugerir alternativas que permitam reduzir o número de experimentos a serem realizados e assim o custo total de produção de dispositivos.

No presente projeto sugerimos uma série de estudos teóricos acerca de três temas que vêm sendo desenvolvidos em nosso laboratório: i) alteração cromática induzida por raios gama em soluções de polímeros orgânicos para aplicações dosimétricas; ii) simulação do espectro de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) através de parâmetros do hamiltoniano de spin obtidos de cálculos ab-initio e iii) simulação e modelagem de processos de transporte de carga em compostos orgânicos. Consideramos que estudos teóricos relacionados à estes temas são de grande relevância, uma vez que, além de possibilitar uma maior compreensão dos fenômenos básicos envolvidos, permitem avaliar características que permitam a obtenção de materiais/dispositivos mais eficientes ou mesmo sugerir caminhos a fim de reduzir número de experimentos necessários.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Carlos Frederico de Oliveira Graeff	UNESP/FC
Augusto Batagin Neto	UNESP/FC
Erika Soares Bronze Uhle	UNESP/FC

Modelagem de Nanoestruturas e Materiais Nanoestruturados¶

Descrição do Projeto

Sabendo que materiais em escala nanoscópica apresentam propriedades físicas especiais, um dos desafios atuais em Nanociência e Nanotecnologia é desenvolver materiais nanoestruturados que apresentem o máximo das propriedades especiais das nanoestruturas individuais que os compõem. Dentro deste contexto, este projeto consiste do estudo por meio de simulações atomísticas de dinâmica molecular, de sistemas formados ou que contém nanoestruturas como, por exemplo, materiais nanoestrurados formados pela combinação de nanofitas de grafeno e nanotubos de carbono, fios e folhas de nanotubos de carbono, nanocompósitos formados pela mistura de nanotubos ou nanofitas de grafeno em matrizes poliméricas, nanofios, nanomolas e outros.

Em vista do tamanho dessas estruturas, ferramentas de simulações atomísticas por dinâmica molecular serão utilizados. Dependendo do tipo de nanoestrutura que forma o material nanoestruturado, suas propriedades individuais serão estudadas de modo isolado com o objetivo de descobrir como elas determinam o comportamento dos materiais nanoestruturados. Apesar de pretendermos usar modelos em escala contínua para a descrição das propriedades gerais de materiais nanoestruturados macroscópicos, como compósitos ou fios e folhas de nanotubos, partes pequenas mas estruturalmente importantes desses materiais serão definidas e investigadas por meio de simulações por dinâmica molecular. Essas partes serão definidas de acordo com imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura de fios e folhas de nanotubos de carbono.

Pretendemos estudar propriedades mecânicas, térmicas e estruturais desses sistemas. Para obter as propriedades mecânicas, realizaremos séries de simulações para obter a energia de equilíbrio do sistema em função da deformação aplicada. As propriedades térmicas serão obtidas através de simulações a temperaturas diversas. As previsões teóricas serão comparadas com resultados experimentais.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Alexandre Fontes da Fonseca	UNESP/FC
Newton Cunningham Braga Mostério	UFF
Virgilio Junior Caetano	UFF

Correções de Altas Ordens nas Amplitudes de Espalhamento de Supercordas de N-pontos¶

Descrição do Projeto

Considerando o principal resultado da referência Barreiro&Medina JHEP10108 a qual argumenta que as correções nas amplitudes de espalhamento de qualquer deformação superssimétrica da teoria de Super Yang-Mills, em qualquer ordem em α1, a constante fundamental da corda, não apresentam termos (ζ.k)^n, vamos procurar determinar completamente as amplitudes de espalhamento de 5, 6 e 7 pontos em ordem . De fato, a ausência de termos(ζ.k)^n permite-nos escrever as amplitudes de supercordas em termos de uma base de amplitudes de Yang-Mills. Assim, o problema da obtenção da amplitude de supercordas passa a ser um problema de álgebra linear, na qual resolvemos um sistema de equações lineares, cujas soluções produzem coeficientes com os quais é possível construir as amplitudes de supercordas em termos das amplitudes de Yang-Mills. Calcular as correções de ordens elevadas nas amplitudes supercordas se faz necessário para obtermos informações à respeito do aparecimento de um novo superinvariante da teoria que deve surgir a partir da ordem 7 na expansão em α1.
O sistema de equações lineares que surge aumenta com o aumento da ordem da correção. Isso exige um poder computacional cada vez mais elevado. Além disso, os cálculos devem ser todos analíticos, pois os coeficientes são frações racionais. Isso requer o uso de software específico para cálculo analítico e atualmente estamos utilizando o Mathematica 8.0.
Após essa primeira etapa, ou seja, após termos efetuado os cálculos dos termos bosônicos, estaremos em condições de incluir os termos fermiônicos de 5 e 6 pontos, fazendo uso da identidade de Fierz. Então, utilizando a identidade de Ward superssimétrica, pretende-se também estudar as origens do cancelamento dos termos(ζ.k)^n que muito provavelmente tem suas raízes na superssimetria.
Finalmente, a ausência de termos na amplitude de cordas abertas tem uma condição paralela para cordas fechadas que é a ausência de termos das formas(ζ.k)^n e (kζζk)^N (kζk)^(N-2). Assim, finalizaremos o projeto estudando correções nas amplitudes de corda fechada no setor gravitacional da teoria.
Em todas essas vertentes do trabalho, será necessário o uso de equipamento computacional com grande capacidade de memória.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Luiz Antonio Barreiro	UNESP/Rio Claro
Ricardo Medina	UNIFEI

Teoria do Funcional da Densidade e Aplicações em Sólidos e Átomos Frios¶

Descrição do Projeto

Neste projeto propomos a construção, comparação e aplicação de funcionais da densidade em cálculos de DFT, via aproximações locais e não-locais, para o estudo de emaranhamento e superfluidez exótica em sólidos e átomos frios.
Faremos uma descrição quantitativa do mapeamento entre função de onda e densidade, previsto pelo teorema de Hohenberg-Kohn, que poderá ser usada para testar a eficiência de funcionais da densidade.
Um estudo comparativo entre as diversas medidas de emaranhamento já existentes será realizado, e funcionais da densidade para aproximações não-locais serão construídos.
Estes resultados serão aplicados na investigação do emaranhamento e de superfluidez inomogênea em nanoestruturas, sistemas desordenados e átomos frios.
Os cálculos de Teoria do Funcional da Densidade necessários para o desenvolvimento deste projeto serão realizados tanto em computadores comuns adquiridos com o financiamento da FAPESP, quanto através do GRID UNESP:
Cálculos menos custosos, isto é, usando rotinas de DFT otimizadas em nosso grupo para modelos específicos, podem ser realizados facilmente com os computadores adquiridos através do Projeto de numeração 13/15982-3, recentemente aprovado no Programa Jovens Pesquisadores da FAPESP.
Já cálculos mais pesados, como de diagonalização exata e de DMRG (Density Matrix Renormalization Group), igualmente fundamentais para o desenvolvimento deste projeto, requerem ambiente computacional de alta-performance e, portanto, serão executados no GRIDUNESP.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Prof. Dra. Vivian Vanessa França Henn	UNESP/Rio Claro

Geociências¶

Controle geodésico do processo de deformação do Sistema Terrestre - estudo de caso da rede SIRGAS-CON-D¶

Descrição do Projeto

A deformação do Sistema Terrestre está relacionada com a mudança na camada sólida da Terra (geosfera) e pode ser investigada com base no comportamento temporal das estações de referência contidas na rede global ITRF (International Terrestrial Reference Frame). Uma densificação continental desta rede é o Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS) que possui uma rede em operação contínua (SIRGAS Continuously Operating Network – SIRGAS-CON) e três redes de Densificação (SIRGAS-CON-D) que contém além das estações da rede continental, as estações das redes nacionais e regionais. Estações GNSS (Global Navigation Satellite System) materializadas em território brasileiro constituem a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC), mantida pela Diretoria de Geociências do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), . A RBMC se complementa com as redes locais/regionais, p.ex.,a Rede GPS Ativa do Oeste do Estado de São Paulo, que disponibiliza dados GNSS em tempo real. Esta Rede foi implantada com recursos obtidos de dois projetos de pesquisa (Processos 04/09235-1 e 04/03384-5 conduzidos pela FCT/UNESP e financiados pelo FAPESP, conforme consta no site do Grupo de Estudos em Geodésia Espacial (http://gege.fct.unesp.br/). Com base nos dados disponibilizados pelo Sistema SIRGAS, tanto para rede SIRGAS-CON-C quanto para a rede SIRGAS-CON-D, as soluções diárias, semanais e anuais das estações destas redes podem contribuir com a Ciência do Sistema Terrestre, analisando o comportamento das respectivas estações, em função das coordenadas geodésicas semanais e das séries temporais. Para a obtenção destas soluções, utilizam-se os programas GAMIT e GLOBK, desenvolvidos no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT - Massachusetts Institute of Technology). As soluções provenientes dos dados GNSS disponibilizados pela RBMC são obtidas com o programa GAMIT, utilizando os critérios de processamento adotados pelos Centros de Análise para o Sistema SIRGAS, como p.ex.: taxa de amostragem, máscara de elevação, órbitas/EOP, estratégia de base, peso das observações, modelo troposférico a priori, atraso zenital, ambigüidades, modelo de carga oceânica, variação do centro de fase, coordenadas e velocidades, solução diária e solução semanal. O controle geodésico de deformação da rede SIRGAS-CON-D, envolvendo as estações da RBMC, é realizado, inicialmente, com base no teste de congruência global, para verificar se a geometria formada pelas respectivas estações permanece inalterada entre as épocas consideradas. Posteriormente, um modelo matemático pode ser elaborado em função de um polinômio, de maneira que seus coeficientes representem os parâmetros de deformação da estrutura investigada, neste estudo de caso, a densificação da rede SIRGAS-CON-D. Portanto, o controle geodésico do processo de deformação do Sistema Terrestre, mais especificamente, sobre a rede SIRGAS-CON-D, contribui com o controle da geodinâmica, ratificando a Geodésia como uma ciência da mudança global.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
João Carlos Chaves	Faculdade de Ciências e Tecnologia
Milton Hirokazu Shimabukuro	Faculdade de Ciências e Tecnologia
João Francisco Galera Monico	Faculdade de Ciências e Tecnologia

Modelagem Termo-Cinemática da Plataforma Sulamericana, Sudeste do Brasil: Traço de Fissão em Apatita, Zircão e Termocronologia (U-Th)/He em Apatita¶

Descrição do Projeto

O projeto “Modelagem termo-cinemática da plataforma sulamericana, sudeste do Brasil: traço de fissão em apatita, zircão e termocronologia (U-Th)/He em apatita” está inserido em programa maior que seria a quantificação da evolução termal fanerozóica, soerguimento e história de exumação do embasamento Precambriano da região sudeste da Plataforma Sulamericana. O Principal propósito no Programa Capes/DAAD é a formação de pessoal de nível superior, de brasileiros e alemães no uso de tratamento termocronológicos e técnicas de modelamento Termo-cinemático 2D e 3D. Para esta proposta serão integrados processos superficiais através do uso de programas computacionais existentes. Serão testados modelos (predições) obtidos para o espaço de parâmetros multidimensionais (parâmetros térmicos, exumação, taxa de erosão, tectônica de blocos) contra dados termo-cronológicos reais. Combinações variadas de parâmetros serão permitidas. A modelagem termo-cinemática integrará os dados termo-cronológicos de alta-temperatura existentes resultando em um modelo de exumação em longo prazo para a região. Teremos a formação de mão de obra especializada através de sete doutores brasileiros e alemães, entre outros, em diferentes temas ou de forma integrada, envolvendo técnicas variadas e complementares.

A importância econômica é dada através da compreensão de fenômenos relacionados com soerguimentos e deposição de sedimentos nas bacias adjacentes. Possivelmente, relacionados à formação de bacias costeiras (bacias de Santos e Campos), associadas a campos petrolíferos e interioranas (Bauru, sul de Minas e mais jovens) e/ou relacionadas a depósitos de diamante, ouro e jazidas hidrotermais. Os resultados obtidos podem ser importantes também na construção de represas, estradas e planejamento de cidades. Haverá desenvolvimento e transferência tecnológica, através da implantação da metodologia de traços de fissão em zircão e rotinização da modelagem termo-cinemática. Termocronologia (U-Th)/He em apatita e conductividade/difusividade térmica das rochas serão utilizadas de forma a complementar a modelagem termo-cinemática. Para realizar este projeto contamos com uma equipe multidisciplinar onde participam especialistas das seguintes instituições brasileiras como a: UNESP, UNICAMP e IPEN e alemãs: Universidade de Heidelberg. Esta equipe desenvolverá as pesquisas através do seu corpo docente, pós-doutorandos, pós- graduandos (mestrandos e doutorandos), graduandos (Iniciação Científica) e contará com o auxílio do seu corpo técnico.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Peter Christian Hackspacher	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Júlio Cesar Hadler Neto	Instituto de Física/UNICAMP
Antonio Roberto Saad	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Pedro José Iunes	Instituto de Física/UNICAMP
Luis F.B. Ribeiro	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Carina B. Ribeiro	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Daniel F. de Godoy	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Carolina Doranti	Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Ulrich Glasmacher	Heidelberg University
Friederike Bauer	Heidelberg University
Christin Dreyer	Heidelberg University
Christian Repenning	Heidelberg University
Mark Petras	Heidelberg University
Viola Warter	Heidelberg University

Meteorologia¶

Climatologia de precipitação no Estado de São Paulo Baseada em 15 Anos de Dados dos Radares do IPMet¶

Descrição do Projeto

No sudeste e na região sul do Brasil, assim como na Amazônia, tem sido observado um aumento intenso na precipitação, o que também tem sido observado nos últimos cinqüenta anos, como mostrado por Marengo et al., 2007. Groisman et al. (2005) identificaram tendências positivas de aumentos sistemáticos de chuva e de extremos de chuva na região subtropical, no sul e no nordeste do Brasil. Os autores consideraram que o sudeste, desde 1940, tem mostrado aumentos sistemáticos na freqüência de chuvas intensas, de até quase 58%/100 anos. Carvalho et al. (2002; 2004) consideram que em São Paulo observam-se mais eventos extremos de chuvas durante o El Niño, os quais, nesse estado, são sensíveis à intensidade da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). No caso das áreas urbanizadas, a criação de ilhas de calor - assim como a alteração nos regimes de ventos ¬exercendo uma significativa alteração nos volumes e distribuição das chuvas, concentrando as precipitações atmosféricas em algumas regiões e tornando-as escassas em outras. Assim, uma redistribuição nos regimes pluviométricos pode trazer conseqüências sérias para a vida da população, principalmente, sobre a população urbana. Entre estes impactos, podemos citar o racionamento de água e ao mesmo tempo uma maior ocorrência de alagamentos e deslizamentos de terra. Existe uma percepção de que como uma provável conseqüência das mudanças globais e regionais, teríamos que os desastres naturais relacionados ao clima estão aumentando em freqüência e magnitude nas últimas décadas. Uma análise das distribuições de parâmetros como volume, área, duração, intensidade (dBZ) das células de precipitação, altura de topos dessas tempestades, etc, observadas nos últimos 15 anos pelos radares do IPMet, certamente se configura numa contribuição aos estudos já realizados até então no Estado de São Paulo, pois nenhum deles tiveram suas análises baseadas numa serie de dados gerados por radares meteorológicos. Sem dúvida seria ainda uma contribuição para a climatologia de tempestades para o Estado considerando a área de alcance dos dois radares.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Ana Maria Gomes	Instituto de Pesquisas Meteorológicas
Gerhard Held	Instituto de Pesquisas Meteorológicas
Jonas Nery Teixeira	Departamento de Geografia de Ourinhos
Jaqueline Murakami Kokitsu	Instituto de Pesquisas Meteorológicas

Interações Multi-Escala na Atmosfera¶

Descrição do Projeto

O presente projeto de pesquisa tem por objetivo estudar a dinâmica das interações não-lineares ressonantes entre ondas num modelo atmosférico global, baroclínico e não-hidrostático e analisar o potencial dessas interações na geração de flutuações de baixa-freqüência na circulação atmosférica de grande-escala. Essas interações ressonantes serão analisadas num contexto idealizado, com as ondas estando imersas numa atmosfera em repouso, horizontalmente homogênea, isotérmica e estavelmente estratificada na vertical. Estudos complementares podem ser feitos, dependendo do andamento do projeto, para o caso de estados básicos mais realistas, considerando a princípio o limite hidrostático das equações governantes neste caso. Pretende-se com este estudo obter um conhecimento teórico mais profundo acerca dos mecanismos não-lineares de interação multi-escala na atmosfera, visto que tanto estudos teóricos quanto de modelagem numérica com modelos atmosféricos operacionais têm destacado a importância dessas interações multi-escala na geração de anomalias de baixa freqüência na circulação atmosférica. A importância da presente proposta reside no crescente consenso por parte da comunidade científica em ciências atmosféricas da necessidade de se utilizar modelos de altíssima resolução espacial/temporal para previsão sazonal e simulações climáticas de período ainda mais longo.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Carlos Frederico Mendonça Raupp	Instituto de Física Teórica

Astronomia¶

Dinâmica e Estabilidade de Longo-Período de Pequenos Satélites de Saturno¶

Descrição do Projeto

A região interna do sistema de satélites de saturno (i.e., o espaço localizado a distâncias menores que a distância média saturno-enceladus) é populada por vários (15 total) pequenos satélites, os quais são considerados pequenos, pois possuem diâmetros 2 ou 3 ordens de grandeza menor que os satélites regulares (mimas, enceladus etc). A dinâmica dos pequenos satélites é altamente influenciada pelos satélites regulares, fato que pode ser visto por exemplo considerando as várias ressonâncias orbitais que existem entre suas órbitas. A quantificação dessas interações complexas no sistema de muitos corpos pode ser feira via simulações numéricas das equações diferenciais de movimento, em densas grades de condições iniciais, grande intervalos de parâmetros e tempos longos de integração numérica. Neste projeto estamos necessitando de tempo disponível em processadores de grande porte que viabilizem a realização das tarefas acima em tempo hábil.
A pesquisa já foi niciada no laboratório de astronomia dinâmica do demac/igce/rio claro, e mostra resulados preliminares promissores, prinicipalmente no tocante a estabilidade de anthe e methone (dois pequenos satélites detectados pela sonda espacial cassini, localizados entre as órbitas de mimas e enceladus). Esses resultados foram publicados em [1,2] e mostram instabilidade de longo-período desses pequenos satélites devido a possibilidade de colisão de suas órbitas com outros satélites maiores (e.g. mimas e enceladus). Esse cenário pode ter consequencias mais severas no tocando a tópicos de formação e evoluçao desses pequenos corpos [3], assim como na determinação precisa de suas órbitas.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Nelson Callegari Júnior	IGCE/DEMAC/UNESP-Rio Claro
Tadashi Yokoyama	IGCE/DEMAC/UNESP-Rio Claro

Dinâmica Orbital e Rotacional de Satélites Naturais ou Artificiais¶

Descrição do Projeto

O estudo da dinâmica de longo período de satélites e planetas tem merecido muita atenção, principalmente com o aprimoramento de teorias semianalíticas e também após a determinação de novas constantes físicas graças a recentes missões planetárias. No presente estudo pretende-se investigar a dinâmica no
caso onde o perturbador pode ser altamente excêntrico ou inclinado. Usa-se o moderno conjunto de variáveis canônicas de Andoyer e escreve-se a Hamiltoniana do problema sujeito ao torque em geral de um ou dois perturbadores .Assumindo simetria axial (A=B), mostramos que dois graus de liberdade são eliminados, restando um núcleo de longo período, objeto do nosso estudo. A Hamiltoniana média ainda tem uma importante ressonância entre as longitudes do nodo ascendente do corpo perturbador e do nodo do equador do perturbado. Modelos simplificados do sistema médio, mostram que esta ressonância é de extrema importância na variação do equador. O objetivo é entender, no modelo geral médio, a dinâmica da rotação do perturbado, supondo a influência de uma sequência cumulativa de vários perturbadores temporários. Serão admitidos vários cenários com diferentes massas e diferentes tempos de permanência do perturbador. Tais perturbadores são temporários pelo fato de serem planetesimais do processo de migração planetária, fortemente afetados pela ressonância de Lidov-Kozai. As simulações dos modelos migratórios são altamente demorados, pois envolvem no mínimo 10 mil planetesimais, os quais ainda podem ser subdivididos originando um sistema ainda mais complexo. Objetivamos então examinar a influência de certos planetesimais na dinâmica primordial de rotação de planetas.

Um outro estudo, mais devotado à dinâmica orbital também é realizado com respeito à estabilidade de satélites naturais de asteroides, nos casos de migração devido ao efeito BYORP. Para convenientes obliquidades do primário e distância satélite-asteróide, situações importantes ocorrem na estabilidade do par. Por outro lado, satélites planetários poderiam também ter sofrido importantes mudanças orbitais (ejeções, ou mudança de inclinação ) se posicionados em determinados semieixos em relação ao planeta hospedeiro durante a fase da migração planetária.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Tadashi Yokoyama	Departamento de Estatística, Matemática Aplicada e Computação - Rio Claro
"Julien Henri Pierre Frouard":	UNESP-IMCCE
Rogerio Deienno	INPE
Diego Merguizo Sanchez	INPE
Pedro Ivo de Oliveira Brasil	INPE
Marcos Tadeu dos Santos	USP
Érica Nogueira	ON
Leonardo Di Schiavi Trotta	UNESP
Diego Soares Amorim	UNESP

Química¶

A Modelagem e a Simulação Computacional Aplicada ao Desenvolvimento de Novos Materiais¶

Descrição do Projeto

As técnicas de modelagem e simulação computacional aplicadas ao estado sólido, têm sido cada vez mais utilizada nas pesquisas e desenvolvimento de novos materiais. A simulação é voltada para modelar estruturas e propriedades utilizando os principais princípios da Física e da Química do estado sólido, auxiliando o desenvolvimento de catalisadores, células solares, capacitores, sensores de gases e memórias entre outros. Neste contexto, podemos destacar os materiais cerâmicos de alto desempenho cuja potencialidade é governada pelas características eletrônicas e estruturais do bulk e de suas superfícies. Assim, entra-se no campo da nanotecnologia, que tem como um de seus objetivos o desenvolvimento de materiais nanoestruturados e nanométricos, produzidos por processos químicos e físicos. O entendimento da relação entre estrutura e propriedade requer o uso e aplicação dos conceitos da mecânica-quântica aliada aos modelos computacionais. Esforços concentrados nesta área têm levado ao desenvolvimento de nanomateriais capazes de aumentar a eficiência, economia e segurança na geração, transmissão e uso de energia. Cerâmicas nanoestruturadas de óxidos metálicos tem sido um dos mais importantes materiais para este tipo de aplicação. Com respeito às nanopartículas de óxidos, a principal meta é a previsão de características intrínsecas, propriedades eletrônicas e parâmetros associados a reações químicas (energias de ativação, estados de transição e caminhos de uma reação). É conhecido que efeitos nanométricos afetam o gap de energia entre as bandas condutoras e de valência de materiais semicondutores. Desta forma, outra importante meta deste estudo é investigar como o tamanho da partícula influencia o gap de energia nestes óxidos semicondutores. Portanto, motivados com o propósito de propiciar uma correlação entre trabalhos teóricos e experimentais, e em consideração ao design de novos materiais, a simulação computacional, via métodos de estrutura eletrônica, podem auxiliar e proporcionar informações relevantes que podem ser utilizadas como complemento àquelas obtidas por técnicas experimentais, bem como fornecer subsídios para predizer e conceber novos materiais com propriedades previamente estabelecidas.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Julio Ricardo Sambrano	Faculdade de Ciências
Aguinaldo Robinson de Souza	Faculdade de Ciências
Nélio Henrique Nicoleti	Faculdade de Ciências
Paula Martins da Silva	Faculdade de Ciências
André Luiz Fassone Canova	Faculdade de Ciências
Marcilene Cristina Gomes Maluf	Faculdade de Ciências
Cássia Vanessa Nova	Faculdade de Ciências
Edvaldo Lima da Silva	Faculdade de Ciências
Bruna Pastrello	Faculdade de Ciências
Daniel Buso	Faculdade de Ciências

Estudo Químico Quântico dos 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno de lantânio (iii), lantanídeos (iii) e ítrio (iii) no Estado Sólido¶

Descrição do Projeto

Estudos sistemáticos envolvendo compostos derivados do ácido benzalpirúvico vêm sendo estudados no Instituto de Química da UNESP em Araraquara – SP desde 1973, quando MELIOS E COLABORADORES avaliaram a interação de diferentes íons metálicos Mn+ com os derivados destes benzalpiruvatos visando, principalmente, à obtenção da constante de estabilidade (ß1), a seletividade da reação de complexação, os parâmetros espectroscópicos (e1 máx, ? máx) de espécies 1:1 e a avaliação de suas potencialidades analíticas. Em continuidade aos trabalhos realizados em solução, diversos benzalpiruvatos com metais alcalinos terrosos, metais de transição e lantanídios foram sintetizados no estado sólido e passaram a ser estudados no laboratório de Análise Térmica Ivo Giolito (LATIG) do Instituto de Química da UNESP em Araraquara – SP sob orientação do Prof. Massao Ionashiro e alguns colaboradores. Esses compostos foram estudados utilizando-se basicamente a termogravimetria - análise térmica diferencial simultânea (TG-DTA), a calorimetria exploratória diferencial (DSC), complexometria com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho e difratometria de raios X pelo método do pó.

A partir do Método das Coordenadas Geradoras Hartree-Fock, pretendemos neste projeto, obter conjuntos de bases atômicas para as moléculas do interesse do nosso laboratório , calcular as suas estruturas eletrônicas e o espectro infravermelho através do método químico quântico DFT - B3LYP proposto pôr Becke, estabelecendo desta forma, uma metodologia eficaz para o estudo destes compostos.

É muito vasta a literatura que envolve cálculos teóricos com metais de Transição, estudados através de métodos químicos quânticos de alta precisão . Para as moléculas do nosso interesse, os métodos Hartree-Fock-Roothaan ab initio ou os métodos que utilizam a metodologia DFT são os mais utilizados devido a sua alta eficiência em sistemas moleculares grandes. Métodos de alta precisão como o método dos Conglomerados Acoplados são empregados apenas em moléculas pequenas devido ao seu alto custo computacional. Contudo, a escolha de um conjunto de bases atômicas flexível para o sistema que se pretende estudar constitui uma ferramenta valiosa para qualquer cálculo químico quântico.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Massao Ionashiro	Instituto de Química de Araraquara
Gilbert Bannach	Faculadade de Ciências de Bauru
Oswaldo Treu Filho	Instituto de Química de Araraquara

Estudo teórico das reações de hidrogênio e monóxido de carbono sobre fases intermetálicas¶

Descrição do Projeto

A busca por materiais eletrocatalíticos com aplicação como ânodos para reações de oxidação de combustíveis orgânicos e hidrogênio tem apresentado atualmente um papel muito importante no desenvolvimento das células a combustíveis. Esta busca almeja encontrar materiais com melhores desempenhos e mais eficientes quando comparados àqueles já descritos na literatura, bem como materiais que devam inibir a adsorção estável de intermediários e/ou produtos das reações de oxidação dos combustíveis que possam bloquear a superfície destes materiais. As técnicas experimentais comumente utilizadas na caracterização de materiais não permitem adquirir uma profunda correlação das propriedades destes materiais com a sua performance em uma dada reação eletrocatalítica. Uma estratégia para transpor tais limitações e se obter um conhecimento confiável no estudo da eletrocatálise de reações, tais como as reações de oxidação de hidrogênio e monóxido de carbono, é a utilização de métodos computacionais baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) integrados com outros métodos matemáticos especiais, como o método SKS recentemente criado e desenvolvido no grupo do Professor W. Schmickler, Institute of Theoretical Chemistry, University of Ulm. O objetivo desta proposta de pesquisa é realizar um estudo dos processos eletrocatalíticos de adsorção e transferência eletrônica das reações de pequenas moléculas (H2 e CO) sobre as fases intermetálicas AuSn, PdSn e PtSn, por meio de cálculos DFT combinados com o método SKS, de modo a explicar a eletrocatálise de algumas das reações importantes para o aprimoramento das células a combustível. Essas pequenas moléculas foram selecionadas para um estudo inicial uma vez que os processos eletroquímicos a que estas são submetidas são mais simples, fazem parte de uma etapa que ocorre em todas as células a combustível de oxidação de combustíveis orgânicos e servirão como base para o estudo de reações com moléculas mais complexas. As fases intermetálicas já vêm sendo estudas com técnicas experimentais de caracterização e avaliação eletroquímica em nosso Grupo de Pesquisa.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Antonio Carlos Dias Ângelo	Faculdade de Ciências
Leandro Moreira de Campos Pinto	Faculdade de Ciências
Vinícius Bertuzzo Lima	Faculdade de Ciências
Nágila El Chamy Maluf	Faculdade de Ciências
Wolfgang Schmickler	Institute of Theoretical Chemistry, Uni Ulm

Estudo Teórico de Compostos de Coordenação com Aplicações na Química Biológica e Supramolecular¶

Descrição do Projeto

A Química Quântica é fundamental em todas as áreas da Química para que possa haver um entendimento profundo dos fenômenos atômicos e moleculares.Para indústria farmacêutica, que projeta e propõe novas drogas, a Química Quântica pode com base nos cálculos de parâmetros estruturais e espectroscópicos, ajudar a projetar novas drogas que possuam as atividades necessárias para a sua produção, economizando tempo e recursos financeiros. Nesse contexto, conjuntos de funções de bases atômicas presentes em programas que se baseiam na teoria dos orbitais moleculares são utilizados para o cálculo de algumas propriedades de sistemas atômicos e moleculares e em geral produzem resultados satisfatórios apenas em algumas destas propriedades, tornando-se, portanto, necessário a busca de conjunto de funções de bases atômicas que representem adequadamente os ambientes atômicos e moleculares a serem pesquisados. Nossa proposta de trabalho difere das técnicas da literatura uma vez que nós podemos produzir um conjunto de bases atômicas para o ambiente molecular específico do nosso interesse, o que na nossa opinião permite uma melhor descrição das propriedades eletrônicas (Energia Total , Momento Dipolo e cargas atômicas) e espectroscópicas (Raman, infravermelho, eletrônico e NMR). O domínio da técnica da construção de bases atômicas Gaussianas é uma especialização da Química Teórica que nos permite construir conjuntos de bases atômicas para qualquer sistema molecular de nosso interesse. Ao contrário de outros Químicos Quânticos que utilizam as bases atômicas da literatura inseridas nos pacotes de programas, as quais nem sempre funcionam, impedindo a conclusão do trabalho de pesquisa, através da linha de pesquisa que desenvolvemos, é possível construir conjuntos de bases atômicas, que proporcionam sempre a conclusão com êxito dos cálculos atômicos e moleculares. Para moléculas que possuem metais de transição na sua estrutura, é na nossa opinião, imprescindível dominar a tecnologia de desenvolver conjuntos de bases atômicas. O projeto refere-se também a pesquisa aplicada, porque busca trabalhar conjuntamente com laboratórios de Química Experimental estabelecendo uma "interface" entre os cálculos teóricos e as equipes de síntese no laboratório de Química de Coordenação e Compostos Organometálicos no Departamento de Química Geral e Inorgânica do Instituto de Química de Araraquara, UNESP.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Adelino Vieira de Godoy Netto	Instituto de Química de Araraquara
Antonio Eduardo Mauro	Instituto de Química de Araraquara
Regina Célia Galvão Frem di Nardo	Instituto de Química de Araraquara
Vânia Martins Nogueira	Instituto de Química de Araraquara
Oswaldo Treu Filho	Instituto de Química de Araraquara
Stanlei Ivair Klein	Instituto de Química de Araraquara

Simulação Químico Quântica dos Espectros de Dicroísmo Circular Eletrônico e Vibracional de Produtos Naturais¶

Descrição do Projeto

Desde a sugestão por van’t Hoff e LeBel, em 1874, que moléculas individuais possuem estrutura tridimensional, a qual pode levar à dissementria, a exata orientação dos átomos no espaço, ou seja a configuração absoluta, tem sido um intrigante problema a ser solucionado. Diversos métodos para determinação da configuração absoluta de composto quirais têm sido desenvolvidos ao longo dos anos, dentre eles estão a difração de raios-X, métodos de Ressonância Magnética Nuclear e síntese orgânica estereocontrolada. No entanto, o primeiro necessita de cristais únicos de alta qualidade e os últimos são laboriosos, demorados e dispendiosos. Como alternativa, os métodos quirópticos, tais como dispersão rotatória óptica, dicroismo circular eletrônico e vibracional (DCE e DCV) além de atividade óptica Raman têm se tornado populares. Isso deve-se principalmente ao advento de precisos cálculos mecânico-quânticos para predição de tais espectros, disponíveis em softwares comerciais. Produtos naturais isolados de plantas, fungos e organismos marinhos constituem uma importante fonte de compostos bioativos, em geral, estruturamente complexos e, a determinação da configuração absoluta dos centros estereogênicos presentes se configura num grande desafio. Dessa forma, nesse projeto propõe-se o estabelecimento de um centro de pesquisa em espectroscopia quiróptica, focado na utilização de dicroísmo circular vibracional e eletrônico, associado a cálculos mecânico-quânticos para o determinação, tanto da configuração absoluta quanto das conformações em solução da extensa gama de produtos naturais gerados no Departamento de Química Orgânica da UNESP. Essa abordagem gerará um grupo de suporte dedicado à análises estereoquímicas essenciais tanto para elucidação estrutural quanto para a correta avaliação da atividade biológica nos diversos modelos propostos. Para tanto, faz-se necessário o emprego de cálculos mecânico-quânticos, utilizando a teoria do funcional de densidade, tanto para otimização geométrica quanto para a predição dos espectros de dicroísmo circular eletrônico e vibracional, nos estados eletrônicos excitado e fundamental, respectivamente. Baseado no tamanho e flexibilidade das moléculas a serem avaliadas, bem como na escolha do funcional hídrido (B3LYP ou B3PW91) e funções de bases (6-31G(d), 6-311G++(2d,2p), TZVP, entre outras) para os cálculos, a capacidade computacional demandada é, em geral, de grande monta.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Maysa Furlan	Instituto de Química de Araraquara
João Marcos Batista Junior	Instituto de Química de Araraquara
Andrea Nastri de Luca Batista	Instituto de Química de Araraquara
Ian Castro-Gamboa	Instituto de Química de Araraquara
Silvia Noelí López	Universidad Nacional de Rosario - Argentina

Modelagem molecular da interação de moléculas com a superfície do eletrodo durante o processo eletroquímico¶

Descrição do Projeto

O emprego dos modelos mecânicos-quânticos aplicados no estudo de sistemas moleculares, com auxilio de programas computacionais, vem crescendo em diversas áreas da química. Na área de interesse do grupo, a eletroquímica, essa ferramenta está sendo utilizada para auxiliar a compreensão dos
fenômenos que ocorrem na superfície do eletrodo. Neste sentido, o presente projeto propõe o estudo teórico em nível Hartree Fock (HF) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com função de base 6-31g(d,p) inseridos no programa Gaussian09® para o estudo dos efeitos de moléculas orgânicas do grupo
amino sobre o aço revestido ou não com zinco ou Galvannealed (Zn-8-12% m/mFe), processos de eletrodeposição de metais sobre o cobre e interações com a calcopirita (CuFeS2), mineral bastante refratário que pode ser uma importante fonte do metal cobre. O aço Galvannealed possui um revestimento
de 4 camadas com diferentes porcentagens do Fe no Zn, sendo que a superfície da última camada conhecida como zeta (ζ), FeZn13, foi usada como modelo nos cálculos teóricos. Atualmente a escolha da maioria das moléculas mais eficientes ainda está baseada nas suas propriedades químicas e pelas
energias de adsorção com a superfície metálica. Entretanto, este procedimento é de custo elevado e demanda um longo período de testes e nem sempre leva às moléculas mais apropriadas para determinadas condições. O entendimento mecânico-quântico deste sistema, isto é, interação da molécula com a superfície, é imprescindível para a compreensão dos mecanismos envolvidos. Os cálculos de otimizações das estruturas espaciais, obtenção dos orbitais moleculares e distribuição de cargas das moléculas orgânicas podem ser realizados no vácuo, em meio aquoso ou em outros solventes, por meio de
um tratamento implícito e/ou explicito o que resultaria no conhecimento das propriedades físico-químicas do sistema. Desta forma o estudo mecânico-quântico, ao contribuir e corroborar com os procedimentos experimentais poderá levar a obtenção de melhores inibidores de corrosão, aditivos para a eletrodeposição e proteínas para separação do cobre na calcopirita.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Cecilio Sadao Fugivara	IQ-UNESP
Assis Vicente Benedetti	IQ-UNESP
Sebastião Claudino da Silva	IQ-UFMT
Deiver Alessandro Teixeira	IQ-UNESP
Rodrigo Della Noce	IQ-UNESP
Marco Antonio Gomes Valente	IQ-UNESP
Alan Massayuki Perdizio Sakita	IQ-UNESP

Modelagem molecular e síntese de polímero molecularmente impresso para extração em fase sólida de Ciprofloxacina.¶

Descrição do Projeto

Pode-se quantificar o incremento em diversas áreas da química e física no número de trabalhos que vêm sendo realizados com modelos mecânicos quânticos aplicados ao estudo de sistemas moleculares com o auxilio de programas computacionais. Na área de interesse do grupo, o estudo de polímeros de impressão molecular (MIP) para modificação da superfície de eletrodos, essa ferramenta está sendo utilizada para auxiliar a compreensão dos fenômenos que ocorrem durante a síntese do polímero. Sendo assim, o projeto propõe o estudo teórico em nível Hartree Fock (HF) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com função de base 6-31g(d,p) inseridos no programa Gaussian09® para o estudo dos mais promissores monômeros funcionais, solventes, agentes reticulantes e suas estequiometrias, visando a economia de reagentes e de tempo para otimização dos resultados de performance dos MIPs. A seleção será baseada no principio de minima energia potencial do complexo de pré polimerização, isto é, o melhor monômero a uma razão ótima monomero-analíto no melhor solvente é um que fornece a energia de interação mais baixa com o analíto.
Majoritariamente a otimização destas condições de síntese ainda é baseada nas propriedades químicas e nas propriedades de adsorção dos polímeros em meios de extração em fase estacionária, entretanto, este procedimento demanda investimento elevado além de necessitar de disponibilidade de pessoal e tempo para as análises, além do mais, nem sempre resulta em condições otimizadas. Desta maneira, o entendimento mecânico-quântico da síntese, isto é, interação da molécula com o analíto, é imprescindível para a compreensão dos mecanismos envolvidos. Os cálculos de otimizações das estruturas espaciais, obtenção dos orbitais moleculares e distribuição de cargas das moléculas orgânicas podem ser realizados no vácuo, em meio aquoso ou em outros solventes, por meio de um tratamento implícito e/ou explicito o que resultaria no conhecimento das propriedades físico-químicas do sistema. Desta forma o estudo mecânico-quântico, ao contribuir e corroborar com os procedimentos experimentais poderá levar a obtenção de materiais adsorventes (MIP) melhores e mais seletivos, o que representa uma grande avanço no desenvolvimento destes materiais.

Grupo de Pesquisa

Nome	Instituição
Maria Del Pilar Taboada Sotomayor	IQ-UNESP
Sebastião Claudino da Silva	IQ-UFMT
Deiver Alessandro Teixeira	IQ-UNESP
Ademar Wong	IQ-UNESP
Marcos Vinicius Foguel	IQ-UNESP
Maricely Janette Uria Toro	IQ-UNESP
Rafael Rovatti Pupin	IQ-UNESP