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1ª. Jornadas Técnico-Científicas
Instituto Politécnico de Viana do Castelo
Grupo Disciplinar de Física e Química
Apresentação GD F&Q Química Física
GDFísica e Química
Física Química
Paulo [email protected]
Mário [email protected]
Gaspar [email protected]
Raquel [email protected]
Preciosa [email protected]
Manuela [email protected]
Javier [email protected]
31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC
Apresentação GD F&Q Química Física
Coordenação de 1 Licenciatura e 1 Mestrado
Membro do CTC:1
Membro do Conselho Pedagógico:1
Proponente do CTESP de Processos Industriais
Laboratórios :
• Laboratório de Física (L1.3)
• Laboratório de Quimica (L1.2)
• Laboratório de Fibras Óticas (L3.10)
• IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de
Químicas
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Apresentação GD F&Q Química Física
IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de Químicas
Coordenador do IDEALQ: Preciosa Pires
Coordenador técnico :Mário Barros
Equipa técnica
Ano 2016: 85 prestações serviços, 14,086 €
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QuímicaApresentação GD F&Q Física
• Águas (62 parâmetros)
• Alimentos (40 parâmetros)
• Resíduos
• Produtos Químicos
Clientes:• Empresas Públicas
• Empresas/Particulares
Análises Físico-Químicas
31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC
IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de Químicas
Apresentação GD F&Q Química Física
Física• Física Geral• Fluidos• Termodinâmica• Transferência• de Calor• Eletromagnetismo• Propagação Guiada: Fibras Óticas (FO)• Painéis Solares & Bombas de Calor• Aplicações de Sensores de FO
Química• Química Geral• Química Orgânica• Química Analítica e Instrumental• Química Alimentar e Qualidade dos
Alimentos• Química dos Combustíveis e Processos de
Combustão• Biomassa e Biocombustíveis• Compostos Fitoquímicos Bioativos•
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Competências Tecnico-Cientifícas
Apresentação GD F&Q Química Física
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
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Nº
de
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Ano
Revista
Conf Int
Conf Nac
Total de Artigos: 260
Revistas internacionais com revisão: 75
Conferências internacionais com revisão: 80
Conferências nacionais : 70
Conferências:
Comunicação oral: 12
Comunicação em painel: 23
Atividade Científica
31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC
Apresentação GD F&Q Química Física
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
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2016
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tos
Ano
Total de Revisões de artigos: 169
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Atividade Científica
Apresentação GD F&Q Química Física
Colaboração em projetos de I&D: 34 (8 como responsáveis)
Participação em juri de provas de Mestrados e Doutoramento: 9
Membro de comissões cientificas de conferências internacionais : 6
Orientação de Mestrados/Doutoramentos: 16
Membros de paineis de avaliação de projetos:1
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Atividade Científica
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Investigação Química - IPVC
Preciosa Pires/ Manuela Vilarinho/ Mário Barros
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Química Analítica e Instrumental: análise de águas, alimentos, outros …
• Águas (62 parâmetros)
• Alimentos (40 parâmetros)
• Biomassa e biocombustíveis (identificação de gases, poder calorífico, ...)
• Outros (ex. betão)
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• Metais
• Estudo de uma chama de acetileno: razão equivalente e temperatura de chama (estudo de caudais de alimentação ar:acetileno)
Projeto Treasure (ESTG + ESA)
Equipamento de Absorção Atómica: aulas, investigação/ prestação de serviços
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0,1
1
10
100
BLE BLM BLP BLG TVE TVM TVP TVG
Maj
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g/kg
DM
in lo
g sc
ale
)
K Ca P Mg Na
• Metais(parte de dissertação de mestrado)
Equipamento de Absorção Atómica: aulas, investigação/ prestação de serviços
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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• Compostos fitoquímicos bioativos (mestrado, licenciatura, projetos)• Identificação de caseínas nos lacticínios (doutoramento)• Outros...
Projeto Redvalue + Projeto Pigs&Care
Equipamento Cromatografia Líquida: aulas, investigação/ prestação de serviços
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Equipamento Cromatografia Líquida: aulas, investigação/prestação de serviços
• Compostos fitoquímicos bioativos (parte de dissertação de mestrado)
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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• Caracterização dos ácidos gordos nos alimentos, no biodiesel, ....• Identificação e quantificação de gases, no biogás, ...• Outros ...
Equipamento GC-MS: aulas, investigação/ prestação de serviços
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Equipamento GC-MS: aulas, investigação/ prestação de serviços
Fig.: Identificação de gases numa amostra de biogás.
• Análise da composição do biogás (trabalhode dissertação de mestrado)
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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• Determinação do poder calorífico superior de biomassa e biocombustíveis• Avaliação do poder energético por osmose • Outros...
Equipamento bomba calorimétrica e SDI: aulas, investigação/ prestação de serviços
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Figura. Engaço numa adega cooperativa.
Equipamento bomba calorimétrica: aulas, investigação/ prestação de serviços
QuímicaApresentação GD F&Q Física
Investigação Física - IPVC
Centro de Fotónica Aplicada - INESC TEC
Sensores de Fibra Óptica
Gaspar Rego / Paulo Caldas / Raquel Martins
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QuímicaApresentação GD F&Q Física
Fibra ótica
(Algumas) Propriedades
• Material flexível, peso e dimensões reduzidas
• Material dielétrico, quimicamente inerte e biocompatível
• Meio sensor e de transmissão da informação
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QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Era dos Sistemas Inteligentes 20?? (Smart…)
A “Revolução Industrial”
em Inglaterra
A Era dos Caminhos de Ferro, do
Carvão e da Máquina a Vapor
A Era do Aço, da Eletricidade e da
Maquinaria Pesada
A Era das Tecnologias da
Informação e Comunicação
A Era do Petróleo, do Automóvel, da
Petroquímica e da Produção em
Massa
Adaptado de Carlota Pérez, Technological revolutions and financial capital, 2002
Nanotecnologias (Nanomateriais, Metamateriais) / Biotecnologias
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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• Outras Aplicações da Fibra Ótica
QuímicaApresentação GD F&Q Física
• Monitorização Estrutural
Papel dos Sensores na Era dos SI
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QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Redes de Bragg
L < 1 mm
lB = 2neffL
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• Qualidade Ambiental
(cádmio, amoníaco, lixiviados,…)
• Riscos Físicos e Químicos
(pH, deteção de CH4, H2 ou CO2)
• Segurança Alimentar
(adição de nitritos, qualidade de óleos, manganésio, …)
• Análises Biológicas
(ADN, hemoglobina, glucose, bactérias: E. Coli,…)
(Outras) Monitorizações
Sensores Refratométricos
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,
eff eff
res co cl mn nl L1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700
-10
-8
-6
-4
-2
0
Al fibre
L = 400 mm
Tra
nsm
issio
n (
dB
)
Wavelength (nm)
L : 100 -1000 mm
LPG
L
Cladding Modes
Fundamental guided mode
Jacket
Rede de Período Longo em Fibra Ótica (LPFG)
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Fabricação de LPFGs
Parâmetros de fabricação
I: 8.5-12 mA
t: 0.5-2 s
T: 1-40 gf
L: 400-700 mm
N: 20-50 descargas
PC
OSA
00000
00000
Fibre Optic
Microscope
Mass
BICC AFS3100 fusion
splicer machine
Linear translation stage
with fiber holder
White Ligth Source
Electrodes
Translation stage
control
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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o Medição da concentração da glucose em solução (n=1.337-1.366)
• Efeito do Índice de Refração Ambiente no Espetro da Rede
Propriedades das LPFGs
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Propriedades das LPFGs
“Dispersion Turning Points”
,
res
eff eff
co cl m
d
d
n n
l
L
,
eff eff
res co cl mn nl L
X. Shu et al., J. Lightwave Technol. 20 (2002) 255
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LPFGs nos Turning Points
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LPFGs com Filmes Finos: Região de Transição
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LPFGs nos Turning Points com Filmes Finos na Região de Transição
P. Pilla et al., Opt. Lett. 37 (2012) 4152
Sl = 9100 nm/RIU @1.35 & Res: ~10-6
Equivale a detetar a adição de 5 mg de açúcar a um litro de água
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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LPFGs com Filmes Finos
E. Simões et al., Sens. Actuators B 153 (2011) 335
o Análise da Qualidade do Óleo Alimentar (fritura): n=1.4725-1.4750
Filme: Ácido Tricosanóico (CH2CH(CH2) 20CO2H); nf=1.57 @633 nm & df=110 nm; Técnica: Langmuir–Blodgett (LB)
nf=1.57df=110 nm
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Aplicações e Resultados
oDeteção de Amónia na água (n=1.333): 0.14 ppm, 100 sLPFG (turning point); Filme: PDDA/SiO2 nano-esferas (nf=1.20@633 nm) + TSSP (n=1.54): df,~450 nm;PDDA- Poli (cloreto de dialildimetilamónio); TSSP- tetrakis-(4-sulfophenyl)porphine
S. Korposh et al., Opt. Exp. 18 (2010) 13227; S. Korposh et al., Materials Chem. Phys. 133 (2012) 784
Dessorção
QuímicaApresentação GD F&Q Física
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Aplicações e Resultados
oDeteção da E. coli usando bacteriófagos T4 (“label-free”)LPFG (turning points) + “Etching “+ Filme: nf~1.56-1.57; df~200 nm; namb=1.333
PBS-Solução tampão de fosfatos
M. Smietana et al., Opt. Exp. 19 (2011) 7971; S. M. Tripathi et al., Biosens. Bioelectron. 35 (2012) 308
(ufc - unidades formadoras de colónias)
(albumina sérica bovina)
(bacteriófagos)
(E. coli)
S=2321 nm/RIU
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Aplicações e Resultados
oDeterminação de Glucose: 10-7 M (20 mg/l)11 mm-etched LPFG; Filme: PAH/TiO2: nf~1.89; df,opt~230 nm; Técnica: ESA; PAH-Poli(cloridrato de alilamina)
R.-Z. Yang et al., Langmuir 28 (2012) 8814
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LPFGs com Filmes Finos Específicos
o Deteção de Cl- ; filme com nanopartículas de ouro.J.-L. Tang, J.-N. Wang, Smart Mater. Struct. 16 (2007) 665
o Medição de pH; filme de gel 80/20% de poli(álcool vinílico) e poli(ácido acrílico) (PVA-PAA)J. M. Corres et al., IEEE Sens. J. 38 (2007) 455
o Deteção de Hidrogénio (<1%, mins); filme de paládio.R. M. Carter et al., Proc. SPIE 8421 (2012) 84216I-1
o Deteção de Hidrogénio (altas temperaturas); filme de cera de estrôncio dopada com térbio(SCTb).
X. T. Wei et al., Sens. Actuators B 152 (2011) 214
o Deteção de Clorofórmio na água (<ppm); filme de Poliestireno Sindiotático (sPS): nf=1.578; df=160-260 nm;
A. Cusano et al., J. Lightwave Technol. 24 (2006) 1776
o Deteção de Etanol (~50 Torr); filme de nanocilindros de ZnO: nf~1.48; df~500 nm; M. Konstantaki et al., Opt. Exp. 20 (2012) 8472
o Deteção de Metano (Res: 0.2%, 60 s); filmes de acrilonitrilo de estireno (SAN) + cryptophane-E-(Oet)6: df~500 nm;
G. Zhu et al., Chin. Opt. Lett. 10 (2012) 100601
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• WGM + Nanotaper
40
F. Vollmer et al., PNAS 105 (2008) 20701; L. He et al., Nature Nanotechnol. 6 (2011) 428
Deteção de um único vírus/molécula
Sensores Refratométricos (“Near Field”)
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• Fonte de alta tensão; Celso Colaço
• Máquina para fabricação de Redes de Período Longo
• Desenvolvimento de Sensores Refratométricos
Trabalho Futuro