Linhas de pesquisa

A Rede de Laboratórios Integrados em Fotônica (LIFóton) do Instituto de Física (IF) da UFG atua, até o momento, majoritariamente nas seguintes linhas de pesquisa que estão diretamente e indiretamente relacionadas aos setores de energia, saúde e comunicação:

•  Processos de síntese de compostos com alta pureza e no estudo estrutural e óptico visando aplicações em diodos emissores de luz (LEDs), displays, nanotermometria luminescente (óptica), holografia, entre outras;
• Caracterização fotofísica e fotoquímica de compostos orgânicos visando a sua aplicação fotodinâmica, recorrendo às técnicas espectroscópicas de: absorção UV-Vis, emissão fluorescente, flash-fotólise e emissão fosforescente do oxigênio molecular;
• Desenvolvimento de sistemas bionanotecnológicos com propriedades teranósticas, através da combinação de fotossensibilizadores, nanopartículas e anticorpos;
• Desenvolvimento de aplicações para terapia fotodinâmica aplicada à medicina veterinária, recorrendo a técnicas espectroscópicas de óptica linear;
• Caracterização óptica linear de compostos inorgânicos, orgânicos e híbridos, recorrendo a espectroscopia UV-Vis e espectroscopia de fluorescência estacionária e resolvida no tempo;
• Caracterização óptica não linear de compostos inorgânicos, orgânicos e híbridos, em particular, a determinação da primeira hiperpolarizabilidade molecular, estudo de estados excitados e espectroscopia Raman. Esta linha de pesquisa conta com um oscilador paramétrico óptico bombeado por um sistema LASER pulsado de alta potência, além de um sofisticado espectrofotômetro Raman;
• Determinação teórica da primeira hiperpolarizabilidade molecular e da absorção de um e dois fótons, utilizando o software Gaussian em conjunto com softwares de pós-processamento proprietários, recorrendo ao centro de processamento de alto desempenho do IF/UFG;
• Síntese de materiais fotônicos e sua caracterização para estudos e aplicações em Random Laser; 
• Correlações quânticas nos graus de liberdade transversais e de polarização dos fótons gêmeos produzidos pela conversão paramétrica descendente espontânea. Esses estudos podem contribuir para dispositivos de medição mais sensíveis e melhor resolução espectral e temporal; 
• Investigações sobre Termodinâmica quântica utilizando a polarização e o momento angular orbital como bases do estado de máxima mistura com possíveis aplicações no desenvolvimento de máquinas térmicas mais eficientes, termômetros quânticos e controle de temperatura utilizando medidas remotas; 
• Simulações no estado quântico do perfil transversal de feixes de luz  utilizando moduladores espaciais de luz;
• Investigações em informação quântica através de implementações experimentais de novos protocolos de criptografia quântica utilizando as variáveis contínuas e discretas de fótons únicos.

As linhas de pesquisa em que o LIFóton atua são relevantes e impactantes para o setor econômico e social da região do Centro-Oeste, mas também do Brasil, uma vez que permitem, por exemplo, desenvolver e caracterizar diferentes classes de materiais fotônicos, utilizados nos setores tecnológicos da comunicação óptica e energia. Um exemplo dessa classe de materiais fotônicos são os compostos óxidos produzidos na Rede de Laboratórios com propriedades ópticas luminescentes, tanto na forma de pós nanométricos quanto na forma de filmes finos ou bulk (cerâmicas, vidros e vitro-cerâmicas). Este tipo de material é usado em diversas aplicações, tais como: guias de ondas, amplificadores ópticos, memórias ópticas, diodos emissores de luz, lasers convencionais do estado sólido, lasers randômicos, células fotovoltaicas, telas de dispositivos opto-eletrônicos (displays), resfriamento a laser e nanotermometria óptica.

O LIFóton apresenta também uma linha de pesquisa dedicada à área da saúde, em particular na área da terapia fotodinâmica, explorando a caracterização fotofísica e fotoquímica de moléculas orgânicas.

Ainda no setor da saúde, o LIFóton explora o desenvolvimento de sistemas bionanotecnológicos com propriedades teranósticas, com o objetivo de aumentar a eficiência na entrega de fármacos. A última vertente ligada à área da saúde, agora no quesito veterinário, também é explorada pela Rede de Laboratórios por meio da aplicação da terapia fotodinâmica na medicina veterinária, um ramo da saúde com forte impacto e relevante na região Centro-Oeste, devido à forte presença da agroindústria.

Embora a técnica de terapia fotodinâmica seja bem consolidada na saúde humana, ainda é incipiente na medicina veterinária, mas a sua utilização poderá ter um significativo impacto econômico direto para produtores rurais em geral e para a indústria, com a possibilidade de geração de produtos biotecnológicos. A óptica não linear em conjunto com a óptica e informação quântica, são hoje em dia, linhas de pesquisa relevantes no contexto científico e industrial, uma vez que permitem inovar, por exemplo, o setor de comunicações ópticas através da exploração de novos materiais para serem utilizados como conversores de frequência ultrarrápidos.

Além disso, o estudo da absorção multifotônica de compostos orgânicos ou híbridos, desde que emissivos, tem um forte impacto na área da saúde, em particular para a otimização de imagens obtidas via microscopia óptica de fluorescência via dois ou mais fótons. Um outro exemplo relevante e impactante é a utilização de espectroscopia quântica utilizando fótons gêmeos provenientes da conversão paramétrica descendente espontânea para a caracterização de sistemas biológicos.

(Atualizado em maio/2022)