Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294528.pdf: 5676518 bytes, checksum: 2baad3fd029a2960bc6831f6c13e7524 (MD5) / Avanços recentes na área experimental de armadilhamento de bósons, levaram à obtenção de redes de poços de potenciais, e ou potências múltiplos onde condensados bosônicos podem ser aprisionados e interagem entre si através do tunelamento. A dinâmica deste conjunto de condensados tem sido muito investigada devido a uma grande quantidade de fenômenos envolvidos. O auto-armadilhamento quântico acroscópico (MQST - macroscopic quantum self trapping) associados a uma possível quebra de simetria espontânea do sistema; Tunelamento macroscópico gerando oscilaçoes de Bose-Josephson similares ao efeito Josephson em supercondutores, são alguns dos fenômenos quânticos macroscópico observados. Partindo de um modelo analítico generalizado de três modos dado por uma densidade hamiltoniana, obtemos um modelo que descreve a dinâmica semiclássica de condensado em poço triplo. O termo generalizado indica que este modelo pode ser aplicamo tanto para poços triplos (trimers) quanto para três níveis (spinores). O modelo semiclássico foi obtido por meio de uma transformação de estados coerentes baseado nos operadores do grupo su(3) seguido de uma transformação canônica para redução de variáveis. O principal propósito é realizar um estudo sistemático da dinâmica semiclássica do sistema com relação aos parâmetros de interação, inter-conversão e condiçoes iniciais, para avaliar e classificar os diferentes modos coletivos gerados. Ao alinhar o modelo com o sistema físico de interesse, o poço triplo em linha, conseguimos uma reduçao dos seis termos de interação e três inter-conversão para um único parâmetro de estudo, o qual é uma razão entre um parâmetro de interação com um parâmetro de inter-conversão chamado de parâmetro de controle. Agora para o estudo sistemático temos dois parâmetros de estudo: A razão interação-interconversão e as condições iniciais. Assim, poderemos analisar os efeitos das condições iniciais bem como os feitos das interações na dinâmica de ocupação entre poços, ou seja, os modos coletivos deste sistema. Iremos observar, que neste sistema, haverá modos bem comportados, ou seja, que não se tornam caóticos com modificação do parâmetro de controle, para as condições iniciais fixas. Veremos também que o sistema pode apresentar também um valor crítico de interação para o qual o sistema apresentará MQST. Em nossos estudos, sempre temos dois poços com ocupaçõoes iniciais iguais, isso induzirá o sistema a uma dinâmica populacional a qual tende a um comportamento similar ao de um poço duplo, quando os termos não lineares se sobressaem aos termos de interconversão. Durante a classificação dos modos coletivos, identificou-se um destes é equivalente ao comportamento de um poço duplo para quaisquer valores do parâmetro de controle. Estes modos são chamados na literatura de modos gêmeos (Twin modes). Após o estudo realizar um estudo sistemático para compreender o comportamento do sistema, passamos a analisar a dinâmica do sistema na presença de campos externos dependentes do tempo. O campo externo será introduzido no modelo por meio de uma variação temporal do parâmetro de controle, ou termos de interconversão, viabilizando assim, a troca entre modos de oscilação, bem como realizando o controle populacional. A variação temporal para o termo de interação tem a forma de um pulso step, que elevará o valor inicial da interação e depois de decorrido um tempo a interação voltará ao valor inicial. Este método nos auxiliará na mudança de modos de vibração, bem como no controle populacional, e ainda aprisionará temporariamente o sistema. O aprisionamento temporário, bem como a inversão de população, só foi possível devido ao estudo sistemático, pois foi neste ponto que identificamos os melhores modos a serem utilizados para aplicar o campo externo. Esta chamada inversão de população é um fenômeno idêntico ao STIRAP (Stimulated Rapid Adiabatic Passage), só que ao invés de Gaussianos usamos um pulso quadrado. Ao comparar o tempo entre os dois pulsos Gaussianos consecutivos, notamos que quando o tempo entre os picos destes pulsos é igual ao tempo que o pulso quadrado permanece ligado. Porém o tempo de pulso ligado é obtido tomando o inverso da frequência natural de oscilação, sendo esta obtida via transformada rápida de Fourier. Notamos que o efeito de STIRAP é mais eficiente quando o tempo entre os picos é da ordem do período de oscilação natural do modo. / Recent advances in experimental area of trapping of bosons, led to obtain networks of potential wells, where bosonic condensates can be trapped and interact with each other by tunneling. The dynamics of this set of condensates has been investigated on a very large number of phenomena involved. The macroscopic quantum self-trapping (MQST) associated with a possible spontaneous symmetry breaking of the system, macroscopic tunneling generating Bose-Josephson oscillations similar to the Josephson effect in superconductors, are some of macroscopic quantum phenomena observed. From a generalized analytical model of three modes generated from a Hamiltonian density, we obtain a model that describes the semiclassical dynamics of condensate in triple well. The semiclassical model was obtained through a transformation of coherent states based on the operators of the group su(3) followed by a canonical transformation to reduce variables. The main purpose is to perform a systematic study of the semiclassical dynamics of the system with respect to the parameters of interaction, inter-conversion and initial conditions, to evaluate and classify the different collective modes generated. Aligning the model with the physical system of interest, the triple well online, we achieved a reduction of the six interaction terms and three inter-conversion to a single parameter of the study, which is a ratio of an interaction parameter with a parameter inter-conversion called the control parameter. Now for the systematic study we have studied two parameters: The reason interconversion-interaction and the initial conditions. Thus, we analyze the effects of the initial conditions as well as the interactions in the dynamic occupation between wells, the collective modes of this system. We observe that this have non chaotic modes, which do not become chaotic with modification of the control parameter for the fixed initial conditions. We will verify that the system can also present a critical value of interaction for which the system will present MQST. In our studies, we always have two wells with initial equal occupations; it will induce the system to a population dynamic which tends to a behavior similar to a double well. After the systematic study, we analyze the dynamics of the system in the presence of time-dependent external fields. The outfield will be introduced in the model by means of a temporal variation of the control parameter, or terms of interconversion, thereby allowing switching between modes of oscillation, as well as performing the population control. The temporal variation for the interaction term has the form of a step pulse, which will raise the initial value of the interaction and after a time the interactions returns to baseline. This method will help us in changing modes of vibration, as well as population control, and even imprison the system temporarily. The temporary imprisonment, and the population inversion, was only possible due to the systematic study, it was at this point we identify the best ways to be used for applying the external field. This so-called population inversion is a phenomenon similar to STIRAP (Stimulated Rapid Adiabatic Passage), but instead of a Gaussian it uses a square pulse. By comparing the time between two consecutive Gaussian pulses, we note that when the time between the peaks of these pulses is equal to the time that remains on the square pulse. But the pulse time is obtained by taking the inverse of the natural frequency of oscillation, which is obtained via fast Fourier transform. We note that the effect of STIRAP is most effective when the time between peaks is of the order of the period of natural oscillation of the mode.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-20Bitstream added on 2014-06-13T20:53:35Z : No. of bitstreams: 1 freitas_gq_me_ilha.pdf: 2310003 bytes, checksum: 80ee8619df930ca4427cc739c5aa8584 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Desde a descoberta dos supercondutores de alta temperatura crítica em 1986, suas propriedades tem sido extensivamente estudadas. Neste trabalho relatamos construção de junções Josephson do tipo ponte, construídas manualmente em um filme de BSCCO. Para a obtenção das junções Josephson foi depositado um pó de boa qualidade com composição nominal Bi1.8Pb0.4Sr2CaCu2O8 em substrato cristalino de aluminato de lantânio (LaAlO3), depois tratados termicamente usando um forno de microondas convencional da marca Panasonic (2.45 GHz, 800 W), para ocorrer a coalescência do pó sobre o substratos. As caracterizações estruturais foram realizadas por meio da técnica de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), que revelou a predominância da fase 2212 e formações de placas supercondutoras, respectivamente. A caracterização elétrica foi realizada utilizando o método de quatro pontas DC, a fim de determinar a temperatura de transição crítica e também a curva característica de corrente-tensão (I-V). As temperaturas crítica de transição dos filmes foram de aproximadamente 81K. Também foi observado um salto da corrente elétrica na curva característica I-V com voltagem nula, estes resultados são característicos da ocorrência o tunelamento Josephson. Portanto, os filmes tratados termicamente por um forno de microondas doméstico demonstrou qualidade suficiente para se obter uma junção Josephson / Since the discovery of high critical temperature superconductors in 1986, their properties have been extensively studied. In this work we report the construction of Josephson junctions, constructed manually in a superconductor thin film of BSCCO. The film was obtained of a commercial powder with a nominal composition Bi1.8Pb0.4Sr2 CaCu2O8 was deposited on a lanthanum aluminate crystalline substrate (LaAlO3), and thermally treated by a domestic microwave oven Panasonic (2.45 GHz, 800 W), to occur coalescence of the powder on the substrate. The structural characterization was performed using X-ray diffraction technique (XRD) and scanning electronic microscope (SEM) which revealed the predominance of 2212 phase and plaque-forming superconducting. Electrical characterization was performed using DC four probes technique to establish the critical, temperature (Tc) and also the current-voltage characteristics curve. An onset superconducting transition temperature was measured about at 81K. We also observed in the current-voltage characteristics curve a step of electric current at zero-voltage. These results imply that the tunneling Josephson occurred. Therefore, thin film thermally treated by a domestic microwave has shown sufficient quality to obtain Josephson junctions

Orientador: Cláudio Luiz Carvalho / Banca: Ezequiel Costa Siqueira / Banca: Guilherme Gonçalves Sotelo / Resumo: Desde a descoberta dos supercondutores de alta temperatura crítica em 1986, suas propriedades tem sido extensivamente estudadas. Neste trabalho relatamos construção de junções Josephson do tipo ponte, construídas manualmente em um filme de BSCCO. Para a obtenção das junções Josephson foi depositado um pó de boa qualidade com composição nominal Bi1.8Pb0.4Sr2CaCu2O8 em substrato cristalino de aluminato de lantânio (LaAlO3), depois tratados termicamente usando um forno de microondas convencional da marca Panasonic (2.45 GHz, 800 W), para ocorrer a coalescência do pó sobre o substratos. As caracterizações estruturais foram realizadas por meio da técnica de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), que revelou a predominância da fase 2212 e formações de placas supercondutoras, respectivamente. A caracterização elétrica foi realizada utilizando o método de quatro pontas DC, a fim de determinar a temperatura de transição crítica e também a curva característica de corrente-tensão (I-V). As temperaturas crítica de transição dos filmes foram de aproximadamente 81K. Também foi observado um salto da corrente elétrica na curva característica I-V com voltagem nula, estes resultados são característicos da ocorrência o tunelamento Josephson. Portanto, os filmes tratados termicamente por um forno de microondas doméstico demonstrou qualidade suficiente para se obter uma junção Josephson / Abstract: Since the discovery of high critical temperature superconductors in 1986, their properties have been extensively studied. In this work we report the construction of Josephson junctions, constructed manually in a superconductor thin film of BSCCO. The film was obtained of a commercial powder with a nominal composition Bi1.8Pb0.4Sr2 CaCu2O8 was deposited on a lanthanum aluminate crystalline substrate (LaAlO3), and thermally treated by a domestic microwave oven Panasonic (2.45 GHz, 800 W), to occur coalescence of the powder on the substrate. The structural characterization was performed using X-ray diffraction technique (XRD) and scanning electronic microscope (SEM) which revealed the predominance of 2212 phase and plaque-forming superconducting. Electrical characterization was performed using DC four probes technique to establish the critical, temperature (Tc) and also the current-voltage characteristics curve. An onset superconducting transition temperature was measured about at 81K. We also observed in the current-voltage characteristics curve a step of electric current at zero-voltage. These results imply that the tunneling Josephson occurred. Therefore, thin film thermally treated by a domestic microwave has shown sufficient quality to obtain Josephson junctions / Mestre

Orientadores: Amir Ordacgi Caldeira, Newton Cesário Frateschi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FelipeGustavodaSilva_M.pdf: 5201395 bytes, checksum: aa675cbe9765e61acda958aff38d1a42 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dispositivos baseados em junções Josephson tem desempenhado um papel importante tanto em ciências básicas quanto aplicadas. Neste trabalho, descrevemos a fabricação e caracterização DC de junções Josephson do tipo ScS (superconductor-constrição-supercondutor). Os dispositivos exibem uma característica VI que concorda com o bem conhecido modelo RSJ (resistência nula abaixo de uma corrente crítica mas constante e não nula acima dessa corrente) para temperaturas ~ 2 K. Para temperaturas um pouco maiores, observamos vários estados resistivos na curva VI, os quais são tipicamente atribuídos ao fluxo de vórtices de Abrikosov no interior da constrição. As medidas, porém, também sugerem que este pode não ser o caso nesses dispositivos devido à pequena magnitude do campo magnético autoinduzido na constrição, se comparado aos campos típicos que a levariam ao estado misto / Abstract: Josephson junction devices have played a role in fundamental and applied sciences. In this work, we report the fabrication and DC characterization of niobium Josephson junctions of the ScS (superconductor-constriction-superconductor) type. The devices exhibit a VI characteristic in accordance with the well known RSJ model (vanishing resistance below a critical current and constant nonzero resistance above it) for temperatures ~ 2 K. For slightly higher temperatures, we observe several resistive states in the VI curve which are usually attributed to the flow of Abrikosov vortices within the constriction. Our measurements, however, suggest that this might not be the case in these devices due to the smallness of the self-induced magnetic field in the constriction in comparison with the typical fields which drive it into the mixed state / Mestrado / Física / Mestre em Física