Márlio José do Couto Bonfim, Dr.
Professor Associado
 
PROJETOS DE PESQUISA
 
  • Estudo de Estruturas Magnéticas para Eletrônica de Spin

    • A Eletrônica de Spin ou Spintrônica é uma nova ciência que trata primordialmente das interações eletrônicas com materiais magnéticos, onde é importante não só a corrente de elétrons mas também seu estado de spin. Esta ciência tem se desenvolvido a grande velocidade nos últimos anos, em função do crescente interesse nos estudos fundamentais assim como nas suas aplicações tecnológicas. Dentre essas aplicações destacam-se as MRAM’s, memórias magnéticas com propriedades de não volatilidade e alta velocidade de acesso, que prometem um avanço significativo  no segmento de armazenamento de dados num futuro próximo. Aspectos teóricos e experimentais da Spintrônica serão foco da presente pesquisa, visando a uma melhor compreensão e consolidação do conhecimento.A presente pesquisa tem por objetivo principal o estudo dos fenômenos associados à eletrônica de spin, em particular os efeitos de magnetoresistência e os efeitos de spin-torque. Serão abordados tanto aspectos teóricos como experimentais desses fenômenos, com o intuito de melhorar a compreensão dos resultados e desenvolver modelos matemáticos que possam ser utilizados no futuro.
     
     
  • Desenvolvimento de técnicas de medidas magneto-ópticas em alta frequência

    • A utilização de materiais magnéticos voltados ao armazenamento da informação (discos rígidos, discos magneto-ópticos, memórias MRAM) tem possibilitado crescentes avanços no volume de dados estocados em dispositivos cada vez menores. O acesso a essa informação (escrita e leitura) bem como a capacidade da mesma ser armazenada por longos períodos com alta confiabilidade, envolve processos físicos relacionados à dinâmica de magnetização de materiais magnéticos. O estudo desses processos exige técnicas de medidas magnéticas não convencionais, que possibilitam uma análise das características desses materiais em altas frequências (MHz-GHz) . Dentro desse objetivo, a equipe está desenvolvendo técnicas de medição baseadas nos efeitos magneto-ópticos, utilizando radiação visível (efeitos Kerr e Faraday) e também raios-x (dicroísmo circular "XMCD" e difração magnética de raios-X, "XMD"). Uma nova técnica de microscopia com contraste magnético utilizando raios-X (microscópio eletrônico de fotoemissão "PEEM"), tem se mostrado bastante promissora na análise da dinâmica de hetero-estruturas magnéticas, pois associa a seletividade química, a resolução espacial (sub-µm) e a resolução temporal (sub-ns). Projeto em colaboração com o Laboratoire Louis Néel e European Syncrotron Radiation Facility (Grenoble-France).

Os problemas de saúde que atingem os recém-nascidos nos primeiros dias de vida são vários. Dentre eles encontra-se a icterícia neonatal, causada pelo excesso de bilirrubina no sangue, que atinge cerca de 80% dos recém-nascidos. Se não detectada e tratada a tempo, a icterícia pode causar danos irreversíveis ao neonato, como anomalias físicas, cegueira e perda de audição. A técnica tradicional de análise da taxa de bilirrubina no sangue é invasiva, ou seja, necessita da coleta de uma amostra sanguínea do paciente. Em se tratando de recém-nascidos, este processo além incômodo e traumático, pode levar a infecções hospitalares. Este fato tem levado vários pesquisadores a buscar uma forma alternativa não invasiva de indicar a icterícia nociva. Este projeto visa ao desenvolvimento de um analisador não invasivo de icterícia neonatal que se baseia na reflectância da pele, analisada através do espectro óptico subdividido em 4 faixas. Assim, espera-se melhorar a qualidade no atendimento de recém-nascidos ictéricos e ampliar a segurança diagnóstica hospitalar com um equipamento nacional portátil e de baixo custo. Este trabalho tem como objetivo principal, desenvolver um veículo aéreo não-tripulável de baixo custo para utilização na inspeção e monitoramento de áreas agrícolas de médio e grande porte. A principal finalidade deste veículo aéreo é fotografar e filmar regiões, associando automaticamente sua coordenada geográfica através de dados obtidos com um aparelho de GPS (Global Positioning System). A velocidade, altitude e posição bidimensional (latitude e longitude) do veículo será previamente estabelecida em função da propriedade agrícola a ser analisada. O desenvolvimento deste trabalho envolverá a pesquisa de veículos aéreos não-tripuláveis, sistema de propulsão e controle, receptores de GPS, câmeras fotográficas e filmadoras de alta resolução e pequenas dimensões, além da eletrônica embarcada necessária.  Será utilizado um receptor GPS em tempo real, para fornecer informações geo-referenciadas da posição, altitude e velocidade do veículo. A propulsão do veículo será feita através de motores elétricos alimentados por baterias de Li-ION. A sua sustentação será estudada, podendo ser baseada em um balão com gás hélio ou em um quadricóptero.
O controle do veículo, aquisição de imagens e posicionamento será gerenciado  por um microcontrolador com um aplicativo desenvolvido em linguagem C. O uso de microcontroladores de última geração possibilitará uma grande agilidade e flexibilidade nas decisões, além de facilidade de implementação do programa de gerenciamento usando ferramentas de alto desempenho. Após a implementação do veículo serão realizados diversos ensaios em campo para verificação de desempenho, ajustes e validação do sistema.

Este projeto está ligado à pesquisa "Estudo de Estruturas Magnéticas para Eletrônica de Spin". A fim de tornar o processo de geração de campos magnéticos cada vez mais automatizado, foi estudada e implementada uma nova topologia para o sistema de aquisição de dados utilizando um conversor A/D de menor ruído e consumo, que, basicamente, multiplexa a saída de dois canais alternadamente, gravando em uma memória o valor digital de tensão lido nas duas
entradas. Ao microcontrolador foi adicionada a função de controlar um MUX a partir de comandos enviados pelo computador, de modo a escolher a atenuação adequada para determinada tensão de entrada. Com o objetivo de eliminar o uso de uma fonte externa e promover um melhor isolamento elétrico entre o circuito de potência do gerador e o sistema de controle, previu-se um circuito de flyback. Desse modo, a alimentação de 12V necessária para o acionamento do circuito de disparo das chaves é fornecida pela própria tensão da porta USB (Universal Serial Bus). Para garantir medidas mais rápidas e confiáveis, foi feita uma estrutura que fixa em uma posição determinada o magnetômetro ao gerador de pulsos. Aposição foi definida empiricamente através de uma calibração prévia de tensão. Adicionalmente, foi desenvolvido um programa computacional escrito em linguagem Java que altera parâmetros de controle e de adequação do sinal recebido pelo sistema de aquisição, através de funções que foram implementadas, tais como botões com envio de comandos, áreas de texto que apresentam em tempo real os valores recebidos pela UART, opção para salvar os dados no formato txt, seleção da porta serial em uso, etc. O programa realiza, também, o processamento matemático dos dados recebidos, apresentando os resultados na forma de gráficos com a possibilidade de exportar a imagem em formato png ou bmp. Serão realizadas medidas para amostras de NdFeB visando demonstrar o funcionamento correto do protótipo.Paralelamente, está sendo preparado um material descritivo do projeto para solicitação de
patente.