Investigação em Materiais com Isótopos e Técnicas Nucleares Radioativas no ISOLDE-CERN 2024

Descrição

Este projeto suporta a continuidade, expansão e inovação do trabalho que é efetuado no ISOLDE-CERN por grupos portugueses desde 1986 [1]. OBJETIVOS: *Utilizar e aperfeiçoar técnicas ÚNICAS nucleares radioativas com resolução nanoscópica em estudo de materiais avançados e “soft matter” [2]. *Investigação e Desenvolvimento, I&D, nos métodos de deteção e análise e, procura de novos elementos-sonda. *Treino de estudantes, MSc e PhD, em áreas sinergéticas da física nuclear aplicada, física de materiais e instrumentação correlacionadas. O projeto suporta a infraestrutura portuguesa de Caraterização de Materiais com Técnicas Nucleares Radioativas, MCNRT, no ISOLDE e as atividades conjuntas dos grupos que lá trabalham. PORQUÊ: A observação da interação de núcleos (átomos) radioativos com a matéria fornece informação únicasobre as propriedades do seu ambiente atómico a nível estrutural, eletrónico, magnético e dinâmico locais. Quando são considerados impurezas os átomos-sonda observam o “nano-mundo” discretamente e em baixas concentrações compatíveis com os níveis de dopagem dos dispositivos. ONDE: No ISOLDE-CERN onde equipas portuguesas construíram e desenvolvem a infraestrutura experimental MCNRT, com acesso a uma panóplia de feixes de iões / elementos radioativos de vidas curtas e longas; Em Portugal, no C2TN/CTN e IFIMUP-UP usando isótopos de vida longa que são introduzidos nas amostras através de difusão e, obtidos em colaboração com hospitais e com o grupo UCQR-C2TN. QUEM: Em 1986 uma colaboração inter-institucional definiu os objetivos e funcionamento das atividades no ISOLDE. Estudantes e investigadores de universidades com tradição em ciência dos materiais (CICECO-UA, IFIMUP-UP, UTAD) trabalham em sinergia, de forma conjunta e complementar, com instituições líderes em métodos nucleares (hoje concentrada no IST-C2TN), colaborando regularmente com múltiplas instituições internacionais, entre as quais destacamos em particular a parceria de longa data com o KU-Leuven. A FAZER O QUÊ:> EXECUTAR as propostas Científicas de liderança e participação portuguesa aprovadas no INTC: *IS738 Investigação microscópica por métodos nucleares hiperfinos em perovskitas ferroicas [3] *IS730 Perovskitas de óxido e haleto metálicos: natureza dinâmica dependente da temperatura da estrutura cristalina e relações de simetria [4] * IS703 Estudos de PAC de pequenas moléculas isoladas: Os momentos quadrupolares nucleares do Pb e outros casos (sondas nucleares PAC) [5] * IS673 Momentos nucleares deestados excitados em isótopos Sn ricos em neutrões, estudados por PAC on-line (sondas nucleares PAC de Sn e Sb [6] * IS668 Centros Quânticos de cor em diamante estudados por canalização de emissão (EC-SLI) e fotoluminescência utilizando isótopos de curta duração [7] * IS658 Estudo do decaimento radiativo do isómero de baixa energia em 229Th (relógio nuclear) (EC-SLI para a caraterização do lugar ocupado por Th em CaF2) [8]> I&D aborda: *Caracterização de NOVOS isótopos sonda em experiências de canalização de eletrões (EC) e correlações angulares perturbadas (PAC) *I&D em equipamento dedicado a experiências em linha no ISOLDE com isótopos de vidas curtas *Implementar e optimizar novos sistemas de detecção e aquisição de dados para experiências de PAC e EC. Para as experiências de PAC, isso implica a utilização de digitalizadores integrados de baixo custo e o desenvolvimento de programas de processamento e análisede sinais de dados altamente eficientes. Para as experiências de EC, o foco está na integração de novos detectores sensíveis à posição de electrões e no aperfeiçoamento de programas de análise de dados. ESTRATÉGIA: * Executar as propostas de investigação APROVADAS pelo Comité Científico do ISOLDE-CERN, INTC, e testar novos casos de estudo. * Coordenar tempos de feixe onde pessoas de diferentes áreas e institutos participam com autonomia e complementaridade de forma a otimizar as experiências e aquisição de dados. * Efetuar experiências com isótopos de vida longa durante períodos sem feixe radioativo. * Preparar e caraterizar amostras e efetuar análise de dados nas instituições de acolhimento. * Relatórios, teses, publicações e participação em conferências são os indicadores previstos. Esta candidatura, formalizada num único projeto, permite a conciliação e otimização de recursos e esforços dos investigadores e instituições portuguesas que executam projectos em investigação de novos materiais e técnicas nucleares aplicadas no ISOLDE-CERN. Tem por objetivo a manutenção e I&D da infraestrutura portuguesa MCNRT e, de permitir a execução das componentes Científica e de Treino por investigadores e estudantes no ISOLDE e instituições de acolhimento.