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
    • 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
  • Biofísica
    • Biofísica Computacional
    • Estimativas de energia livre de ligação de complexos proteína-ligante
  • 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
  • Física
    • Caos, aceleração de Fermi e Transições de fase em sistemas dinâmicos
    • Dinâmica e Estabilidade de Longo-Período de Pequenos Satélites de Saturno
    • Física Experimental de Altas Energias
    • Modos Vibracionais de Moléculas Orgânicas
    • 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
  • 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
  • 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

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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

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

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

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

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

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

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

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

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

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