Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Com o desenvolvimento científico, a fabricação de materiais em escalas nano e submicrométricas tornou-se uma realidade. Nos estudos teóricos e experimentais de materiais supercondutores, tais sistemas são denominados de mesoscópicos, e possuem tamanhos da ordem dos seus comprimentos característicos, i.e., λ(T) e ξ(T). Nessas escalas, a dinâmica de vórtices é fortemente dominada por efeitos de confinamento. Dessa forma, a investigação de suas características tem importância fundamental para o desenvolvimento e aplicação desses materiais de forma eficaz. Assim, neste trabalho foram estudados os efeitos da passagem de uma corrente de transporte por uma constrição de tamanhos mesoscópicos, que foi produzida inserindo dois defeitos (normalizando 0<ψ<1 dentro do defeito) nas bordas opostas do sistema. Para tal, simulamos amostras supercondutoras mesoscópicas na presença de correntes de transporte e de campos magnéticos solucionando a equação generalizada de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Sem campo magnético aplicado, os pares de vórtices cinemáticos são formados nos defeitos e se aniquilam no centro da amostra. Por outro lado, quando um baixo campo magnético é aplicado, produz uma assimetria na distribuição das correntes supercondutoras. Então, apenas o vórtice cinemático é formado em uma borda da amostra e a deixa pela lateral oposta. Contudo, antes de deixar o sistema, o vórtice cinemático experimenta um efeito de barreira superficial, que causa uma diminuição em su... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the scientific development, the fabrication of materials at nano and sub-micrometer scales become a reality. In theoretical and experimental study of superconducting materials, such systems are called mesoscopic and have sizes of the order of their characteristic lengths, i.e., λ(T) and ξ(T). In these scales, the vortex dynamics is strongly dominated by confinement effects. In this way, the investigation of their characteristics have fundamental importance for the development and application of these materials effectively. Then, in this work we studied the effect of a transport current flowing through a mesoscopic constriction, which was produced by inserting two defects (normalizing 0<ψ<1 inside the defect) on the opposite edges of the system. The mesoscopic superconducting samples were simulated in the presence of transport currents and applied magnetic fields by solving the time-dependent Ginzburg-Landau equation in its generalized form (GTDGL). At zero applied magnetic field, kinematic vortex-antivortex pairs are formed at the defects and annihilate at the center of the sample. On the other hand, small external magnetic fields produce an asymmetry in the distribution of the superconducting currents. Then, only one kinematic vortex is nucleated in one of the borders of the sample and leaves it by the opposite side. However, before leaves the system, the kinematic vortex experiences a surface barrier effect, which causes a decrease in its velocity. The results obtained... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Correntes de transporte interagem com os vórtices de Abrikosov nos supercondutores do tipo II via força de Lorentz (FL), o que pode resultar em seu movimento. Esse movimento ocorrerá se FL suprimir a força de pinning (FP) [4,6], que mantém os vórtices ancorados, tais como defeitos e orifícios artificiais nas amostras. Nos casos em que FL >> FP, os vórtices se movem livremente e experimentam apenas resistência viscosa devido à sua interação com o condensado supercondutor. Esse estado de movimento é conhecido como flux flow (FF). Assim, no presente trabalho, estudamos a dinâmica dos vórtices em uma fita supercondutora com tamanhos laterais de 10 ξ(0) x 70 ξ(0), com seis grãos espaçados por um supercondutor de menor Tc, i.e., um weak-link (WL). Além disso, em cada grão foram considerados quatro defeitos da mesma natureza que os WL’s, simulando defeitos intrínsecos. Para tal estudos, as equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependentes do tempo (GTDGL) foram solucionadas numericamente. Assim, foram considerados três valores diferentes de campos magnéticos externos, i.e., Hap = 0,1 Hc2(0), 0,3 Hc2(0) e 0,5 Hc2(0), e densidade de correntes de transporte de intensidade que variou em passos de 0,005J0. Observou-se que a intensidade de Hap, influencia diretamente nos regimes de movimento, onde para Hap = 0,1 Hc2(0) foi verificado apenas o FF intergranular e uma dinâmica mais duradoura. Já para Hap = 0,3 Hc2(0) e 0,5 Hc2(0) foram observados dois regimes de movimento, o flux flow (F... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Transport currents interact with Abrikosov vortices in type II superconductors via Lorentz force (FL), which can result in their motion. Such movement will occur if FL suppresses the pinning force (FP) [4,6], which keeps vortices trapped, such as defects and artificial holes in the samples. In cases where FL >> FP, the vortices move freely and experience only a viscous resistance due to their interaction with the superconducting condensate. This state of motion is known as flux flow (FF). Thus, in the present work, we studied the vortex dynamics a superconducting tape with lateral sizes of 10 ξ(0) x 70 ξ(0), with six grains spaced by a smaller Tc superconductor, i.e., a weak-link (WL). In addition, in each grain, four defects of the same nature as the WL's were considered, simulating intrinsic defects. For such studies, the generalized time-dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL) were solved numerically. Thus, three different values for the external magnetic field were considered, i.e., Hap = 0.1 Hc2(0), 0.3 Hc2(0) and 0.5 Hc2(0), and density of transport currents of intensity that varied in steps of 0,005 J0. It was observed that the intensity of Hap directly influences the motion regimes, where for Hap = 0.1 Hc2 (0) it was verified only the intergranular FF and a longer dynamics. For Hap = 0.3 Hc2(0) and 0.5 Hc2(0), two motion regimes were observed, the inter and intragranular FF. However, there was a faster destruction of the superconductor (SC). It was also found that... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Nesse trabalho estudou-se a dinâmica e os fatores de formação de vórtices cinemáticos em supercondutores mesoscópicos sem gap (gapless). Os resultados foram comparados com aqueles de um sistema com gap (gap-like). Para tal, as simulações computacionais foram direcionadas para a solução das equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Primeiramente simulamos amostras homogêneas onde verificou-se que, no sistema gap-like, as correntes se concentram no centro da amostra, com isso, há formação de vórtices cinemáticos. Para criar artificialmente o acúmulo de correntes no centro da amostra, inserimos uma constrição e assim, obtivemos a formação de vórtices cinemáticos em supercondutores gapless. A dinâmica é sempre com um par se formando nas bordas da amostra e se aniquilando no centro. Nota-se que, além da formação de VAv (início do estado resistivo) ocorrer em valores distintos da densidade de corrente aplicada para as diferentes amostras, a corrente crítica apresenta uma pequena diferença entre as amostras gapless e gap-like. Vale ressaltar que parâmetros como o tamanho dos contatos elétricos e a constrição afetam a corrente crítica da amostra, bem como a velocidade média do vórtice cinemático. / Abstract: In this work we study the dynamics and the formation of kinematic vortices in gapless mesoscopic superconductors. The results were compared to those ones of a gap-like system. Then computational simulations were carried out to solve the Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL). Firtly, we simulated homogeneous gap-like and gapless samples where it was found that, in the rst one, the currents concentrate in the center of the sample and then, there was the formation of kinematic vortices. To arti cially promote the crowding of the currents in the center of the sample, we worked with samples a constriction. In this way, kinematic vortices in gapless superconductors were formed. The dynamic is always with a pair forming at the edges of the sample and annihilating in the center. It is noted that, besides the formation of a vortex (antivortex) (begin of resistive state) occurs at distinct values of the applied current density for diferent samples, the electric critical current presents a tiny di erence between gapless and gap-like samples. It is worth mentioning that parameters such as the size of electrical contacts and constriction a ect the critical current of the sample as well as the average velocity of the kinematic vortex. / Mestre

Submitted by Vinícius Suzuki Souto (suzukivini@gmail.com) on 2018-04-27T18:06:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinícius Suzuki Souto.pdf: 5513174 bytes, checksum: 923fabb773c616a9e9f0d554496fd95f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesse trabalho estudou-se a dinâmica e os fatores de formação de vórtices cinemáticos em supercondutores mesoscópicos sem gap (gapless). Os resultados foram comparados com aqueles de um sistema com gap (gap-like). Para tal, as simulações computacionais foram direcionadas para a solução das equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Primeiramente simulamos amostras homogêneas onde verificou-se que, no sistema gap-like, as correntes se concentram no centro da amostra, com isso, há formação de vórtices cinemáticos. Para criar artificialmente o acúmulo de correntes no centro da amostra, inserimos uma constrição e assim, obtivemos a formação de vórtices cinemáticos em supercondutores gapless. A dinâmica é sempre com um par se formando nas bordas da amostra e se aniquilando no centro. Nota-se que, além da formação de VAv (início do estado resistivo) ocorrer em valores distintos da densidade de corrente aplicada para as diferentes amostras, a corrente crítica apresenta uma pequena diferença entre as amostras gapless e gap-like. Vale ressaltar que parâmetros como o tamanho dos contatos elétricos e a constrição afetam a corrente crítica da amostra, bem como a velocidade média do vórtice cinemático. / In this work we study the dynamics and the formation of kinematic vortices in gapless mesoscopic superconductors. The results were compared to those ones of a gap-like system. Then computational simulations were carried out to solve the Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL). Firtly, we simulated homogeneous gap-like and gapless samples where it was found that, in the rst one, the currents concentrate in the center of the sample and then, there was the formation of kinematic vortices. To arti cially promote the crowding of the currents in the center of the sample, we worked with samples a constriction. In this way, kinematic vortices in gapless superconductors were formed. The dynamic is always with a pair forming at the edges of the sample and annihilating in the center. It is noted that, besides the formation of a vortex (antivortex) (begin of resistive state) occurs at distinct values of the applied current density for diferent samples, the electric critical current presents a tiny di erence between gapless and gap-like samples. It is worth mentioning that parameters such as the size of electrical contacts and constriction a ect the critical current of the sample as well as the average velocity of the kinematic vortex. / 131002/2016-3