Linhas de Transmissões Não Lineares (LTNLs) é uma área de pesquisa que tem sido investigada para geração de sinais de RF com aplicações em radares, plataformas móveis de defesa e satélites. Seu funcionamento baseia-se no comportamento não linear de seus componentes eletrônicos em função da tensão (capacitores) e/ou corrente elétrica aplicada (indutores). As linhas não lineares podem ser utilizadas para geração de sólitons ou compressão do pulso, dependendo das características de construção da linha e também do pulso de entrada. Uma promissora área de pesquisa são as cerâmicas dielétricas de alta permissividade e alta taxa de não linearidade apresentada por estes materiais quando submetido a uma variação de tensão elétrica, isso é essencial para a construção das LTNLs. A frequência de oscilação produzida na linha depende diretamente do nível de tensão de entrada e da taxa de não linearidade do capacitor e/ou indutor, partindo de alguns MHz e podendo chegar até algumas dezenas de GHz. Outro parâmetro positivo para o emprego das cerâmicas dielétricas é a alta rigidez dielétrica podendo chegar a várias dezenas de kV/mm, permitindo a geração de sinais de alta potência, resultando em alcances maiores para o sinal de RF. Neste projeto, a proposta consiste em sintetizar cerâmicas dielétrica utilizando a composição BaTiZrO3 - BZT e BaTiSrO3 - BST ambas são capazes de apresentar alta permissividade elétrica - µ >10000 associada à uma alta rigidez dielétrica > 5kV/mm, dependo da concentração dos elementos dopantes e das condições em que o material é sintetizado. A caracterização destes materiais cerâmicos consiste em realizar medidas da capacitância em função da tensão CxV, da frequência Cxf e na medida da rigidez dielétrica através de ensaios de ruptura do dielétrico. As cerâmicas dielétricas produzidas neste projeto de pesquisa serão empregadas futuramente em outro projeto na construção de linhas de transmissões não lineares capacitivas- LTNC de alta tensão ou linhas de transmissões não lineares híbridas - LTNH de alta tensão, ambas com aplicações nas áreas de radiodifusão, militar e espacial. (AU)

A eletrônica têxtil (e-têxtil) é um avanço da eletrônica vestível e pressupõe a integração e fabricação de dispositivos eletrônicos diretamente nas roupas ou objetos têxteis do nosso dia-a-dia, conferindo a eles novas funcionalidades. Essa área está intimamente ligada a internet das coisas (IoT) e computação pervasiva. No entanto, a convergência entre eletrônica e têxteis é particularmente desafiadora pois deve ocorrer de maneira natural e não intrusiva para ser aceita pelos usuários. Ou seja, o produto final deve parecer mais como um tecido do que com um hardware. Assim, a criação de circuitos eletrônicos e caminhos condutores através de técnicas de costura e bordado usando fios têxteis condutores é vista como essencial para o avanço da e-têxtil. Este projeto está relacionado à convergência entre eletrônica e a tecnologia têxtil e, busca a produção de filamentos inteligentes eletrocondutores. Esses filamentos podem ser utilizados em circuitos via bordado ou costura na criação de superfície sensível ao toque para interface com usuário e transmissão de sinal na construção de sistemas eletrônicos sobre tecidos (SoT). O objetivo é resignificar roupas e objetos têxteis acrescentando a eles novas funcionalidades e conectividade. Durante o PIPE Fase I, desenvolvemos processos de nanotingimento que convertem fios e fibras sintéticas e naturais em suas versões eletricamente condutoras, a partir de formulações especiais de nanotubos de carbono e nanofios de prata (AgNW). O objetivo central da fase II do projeto é aumentar a escala de produção desses filamentos, visando aplicações em eletrônica têxtil e eletrônica vestível. Os filamentos serão fabricados em escala piloto e deverão possuir uma baixa resistência elétrica, grande uniformidade e elevada estabilidade mecânica e elétrica. Em paralelo serão desenvolvidos produtos integrando as superfícies têxteis sensíveis ao toque, demonstradas na fase I do projeto, em produtos de moda e decoração. (AU)

A indústria de semicondutores deve grande parte de seu sucesso à capacidade de continuamente diminuir o tamanho dos dispositivos (basicamente transistores) que compõe os circuitos integrados (chips). Esta diminuição do tamanho dos dispositivos permite um incremento do número de transistores integrados em um único chip. Possibilita ainda redução da potência consumida, a fabricação de memórias maiores e a integração de novas funcionalidades ao chip. Como forma para minimizar a degradação das propriedades elétricas dos transistores MOS decorrentes da miniaturização, estruturas MOS com múltiplas portas passaram a ser utilizadas, uma vez que melhoram sensivelmente o controle eletrostático das cargas na região de canal. Transistores de múltiplas portas têm ganhado bastante atenção da comunidade científica. Outra estrutura de múltiplas portas, desenvolvida recentemente e que tem apresentado resultados promissores, são os nanofios transistores MOS. Estas estruturas possuem seção transversal de poucos nanômetros, possibilitando excelente controle eletrostático e minimizando os efeitos indesejáveis em transistores MOS com comprimentos de canal da ordem de 10 nanômetros. Com os transistores fabricados com dimensões nanométricas, um único átomo ou elétron pode influenciar o comportamento elétrico do transistor. Tecnologicamente, é inviável ou extremamente difícil controlar o processo de fabricação de semicondutores em escala atômica. Assim, é mais adequado realizar o projeto de circuitos integrados de forma a tolerar variações no comportamento elétrico dos transistores que o compõe. Para tanto, são necessários modelos e simuladores que possam prever o comportamento elétrico e as variações associadas. Portanto, os modelos e técnicas de simulação devem considerar esta nova natureza estocástica do comportamento dos transistores. Os materiais utilizados apresentam imperfeições, isto é, defeitos ou armadilhas que podem capturar elétrons que deveriam contribuir para a condução de corrente elétrica. Isto acarreta problemas de confiabilidade, visto que o comportamento destas armadilhas pode levar a uma alteração do desempenho e resposta do circuito elétrico ao longo de tempo. Um problema para a simulação de estruturas MOS de dimensões nanométricas é a necessidade de inclusão de efeitos quânticos, que modificam o pico do centroide de concentração de elétrons para o interior do semicondutor, alguns nanômetros abaixo da interface entre o silício e o isolante de porta. Nestes casos, ferramentas de simulação numérica comerciais, que se baseiam na abordagem semi-clássica de condução de corrente elétrica pelos mecanismos de difusão e deriva, não permitem a inclusão destes efeitos com precisão. Uma forma de realizar simulações mais condizentes com a realidade é a adoção de ferramentas de simulação atomística (ou de partículas). Nestas ferramentas, os eventos de espalhamento da corrente elétrica são determinados probabilisticamente, sem a suposição inicial de condução pelos mecanismos de difusão e deriva. Neste contexto, um simulador tridimensional de dispositivos Monte Carlo, baseado em partículas não isotérmicas, foi desenvolvido em uma colaboração entre os grupos participantes desta proposta, o qual se plenamente funcional para estruturas planares. Este projeto de pesquisa em colaboração tem por objetivo aprimorar a ferramenta de simulação atomística, capacitando-a para a simulação de nanofios transistores MOS. Os resultados obtidos das simulações atomísticas serão comparados com resultados experimentais, aprofundando os conhecimentos sobre as propriedades elétricas de nanofios transistores MOS, quando submetidos a condições de temperatura variável. Para validação do simulador atomístico, serão utilizadas medidas elétricas nanofios transistores MOS. Simulações numéricas tridimensionais, utilizando técnicas semi-clássicas, serão também utilizadas para a comparação com as simulações atomísticas. (AU)

Compostos bismuto diluídos da forma III-Bi-V são uma classe prospectiva de ligas altamente "incompatíveis" (HMAs) nas quais uma pequena fração dos átomos do hospedeiro é substituída por um elemento muito diferente, ou seja, outro átomo do grupo III ou V. Tal classe de materiais fornecem propriedades inovadoras que podem levar ao aprimoramento significativo no desempenho de dispositivos optoeletrônicos e fotônicos e, em geral, a novas aplicações, particularmente para comprimentos de onda infravermelho próximo e médio. A compreensão geral da interação entre as propriedades fundamentais das nanoestruturas semicondutoras relevantes para dispositivos e aspectos de fabricação de materiais ainda demandam um avanço mais significativo. Entre essas características, as propriedades estruturais e ópticas são vistas como essenciais para uma grande classe de dispositivos emergentes, onde os bismuto diluídos podem fornecer novas soluções na faixa de energia infravermelha para células solares, sensores e lasers. O projeto BiMIR visa desenvolvimentos inovadores relativos à tecnologia e aplicações de materiais e nanoestruturas emergentes do III-Bi-V. Isso será possível combinando a infraestrutura para síntese e fabricação de dispositivos de última geração disponíveis na Universidade de Nottingham - UoN (parceira britânica) com a ampla experiência em caracterizar as propriedades estruturais e ópticas de materiais semicondutores disponíveis na UFSCar. Este projeto de pesquisa beneficiará as pesquisas em andamento sobre síntese, bem como a caracterização ótica e estrutural de nanoestruturas, abrindo novas oportunidades para fortalecer a colaboração entre um jovem pesquisador brasileiro, o Prof. Helder Galeti, e um pesquisador sênior do Reino Unido, Prof M. Henini, que colaborou por muitos anos com o pesquisador brasileiro sem um apoio formal. Durante esse tempo, dados muito interessantes relacionados aos efeitos de spin, transporte de propriedades ópticas em nanoestruturas semicondutoras foram obtidos e publicados em periódicos internacionais de alto impacto. O estabelecimento de uma parceria formal entre os pesquisadores irá aprofundar e abrir novas frentes de pesquisa no campo de materiais semicondutores nanoestruturados. (AU)

A ideia da eletrônica impressa tem se expandido para a indústria têxtil lançando as bases dos denominados tecidos inteligentes. Tecidos inteligentes referem-se a um amplo campo de estudos e produtos que estendem a funcionalidade e usabilidade dos tecidos comuns. A convergência entre os tecidos inteligentes e a eletrônica dá origem ao termo "eletrônica têxtil" ou e-têxtil. De acordo com o roadmap "E-Textiles 2017-2027: Technologies, Markets, Players report", investimentos significativos estão em curso por grandes empresas e o mercado deve atingir a casa dos US$ 5 bilhões de dólares em 2027. Isto representa um crescimento cumulativo impressionante de 30% ao ano. Nesse contexto, a preparação de tecidos eletricamente condutores é peça chave para a produção de tecidos inteligentes. O presente projeto de pesquisa tem como objetivo principal agregar valor aos principais tecidos comerciais, através da incorporação de nanomateriais condutores, visando aplicações como tecidos inteligentes em "eletrônica vestível". Especificamente, tecidos e fios/fibras naturais e sintéticos serão funcionalizados com nanofios metálicos (p.ex. prata, AgNW), previamente sintetizados, e nanotubos de carbono de parede única (SWCNT) por impregnação via úmida (tingimento). Objetivos nessa fase do projeto incluem: aumentar a escala de síntese de nanofios de prata e desenvolver metodologias para integrar estes nanomateriais, determinando sua interação físico-química com fios/fibras naturais e sintéticos. Para tanto, técnicas das mais diversas serão utilizadas, incluindo, por exemplo: espectroscopia, microscopia, medidas elétricas e mecânicas. Testes de resistência a lavagem dos tecidos/fios funcionalizados serão realizados para determinar sua durabilidade e estabilidade. Paralelamente, serão investigadas aplicações dos tecidos inteligentes produzidos na fabricação de telas sensíveis ao toque, demonstrando um protótipo funcional, denominado Tex-Tok, que possibilitará interatividade da roupa com computadores e celulares. O projeto incluirá atividade de mapeamento de patentes, buscando determinar oportunidades e aplicações para os tecidos condutores fabricados em eletrônica vestível e internet das coisas (IoT, do inglês internet of things). Para nosso melhor conhecimento, não há outros projetos com esse escopo ou qualquer atividade industrial em eletrônica têxtil atualmente em desenvolvimento no Brasil. Por outro lado, o Brasil possui um grande parque fabril ocioso que passou por momentos de pujança em décadas passadas e hoje sofre com competição de produtos têxteis mais baratos provenientes da China, Índia e sudeste asiático. O projeto DYE-IO representa uma iniciativa de agregar valor aos tecidos nacionais e desenvolver novas aplicações avançadas utilizando maquinário e técnicas tradicionais da indústria têxtil. DYE-IO colocará o Brasil no seleto grupo de Países, tais como Estados Unidos, Espanha, Coréia do Sul, China e Taiwan, que buscam agregar inteligência ao vestuário modificando de maneira definitiva a forma como nos relacionamos com nossas roupas. (AU)