Resumo: O estudo dos regimes dinâmicos de vórtices em supercondutores do tipo II tem atraído grande interesse do ponto de vista teórico e experimental, por um lado pela riqueza de comportamentos que é apresentado e, por outro, pela compreensão dos mecanismos de pinning, o qual é utilizado para aumentar e manter a densidade de corrente crítica, permitindo seu uso em aplicações práticas. Usando simulações de dinâmica molecular, analisamos os efeitos de pinning artificiais na dinâmica de vórtices em filmes finos supercondutores do tipo II. Além da distribuição aleatória de centros de pinning, dois tipos de arranjos periódicos foram considerados: hexagonal e kagomé. Para o arranjo kagomé analisamos a dinâmica para a força externa aplicada nas direções transversal e longitudinal em relação à simetria da rede. Em cada caso são observados comportamentos dinâmicos distintos da rede de vórtices, uma vez que existem simetrias diferentes para cada direção. Diferentemente dos resultados obtidos para a distribuição aleatória e hexagonal de pinnings, para o arranjo de kagomé, a rede de vórtices apresenta uma dinâmica e um segundo pico na resistência diferencial ainda não descritos na literatura. Quando a força é aplicada na direção longitudinal, são observados regimes dinâmicos complexos da rede de vórtices. Para esse caso, além dos regimes ordenados típicos de redes periódicas de pinnings, os vórtices se movem em canais desordenados quando a corrente de transporte é aumentada, lembrando o regime smectic visto em simulações com pinning aleatório. Subsequentemente, para altas correntes, os vórtices atingem um regime dinâmico onde eles novamente se movem em canais bem definidos, revelando uma ordem transversal. Para o arranjo hexagonal, os vórtices sempre se movem em linhas retas. Apresentamos também um estudo da densidade de corrente crítica para diferentes valores de densidade de vórtices. / Abstract: The study of current-driven vortex lattices in type II superconductors has attracted a great interest from both experimental and theoretical point of view, on the one side for the riches of behaviors that is showed and, otherwise, for the comprehension of pinning mechanisms, which has been used to increase and to maintain the critical current density, to allow their use in practical applications. Using molecular dynamics simulations, we analyze the effects of artificial pinning on the vortex dynamics of type II superconductors thin films. Yonder random distribution of pinning centers, two types of periodic pinning arrays are considered: the hexagonal and kagomé. For the kagomé array, we analyze the dynamics for the applied external force in the transversal and longitudinal directions to the lattice symmetry. For each case are observed different dynamical behaviors of vortex lattice, once there are different symmetries for each direction. Differently than the results obtained for the random and hexagonal distribution of pinnings, for the kagomé array, the vortex lattice show a dynamic and a second peak in the differential resistance still not reported in the literature. When the force is applied in the longitudinal direction, the dynamical behavior of vortices is much more complex. For this case, yonder the ordered regimes, typically observed in systems with periodic pinning, the vortices moving in disordered channels when the transport current is increased, resembling the smetic dynamical regime that was found in simulations for random pinning distributions. Subsequently, for high currents, the vortices reach dynamical regime where they move in well defined channels again, revealing transversal ordering. For the hexagonal array, the vortices always move in straight trajectories. We also show a study of critical current density for different values of vortex density. For all densities, the hexagonal pinning network shows higher critical currents. / Orientador: André Luiz Malvezzi / Coorientador: Pablo Antonio Venegas Urenda / Banca: Ladir Candido da Silva / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Mestre

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Alfredo Gonçalves Cunha / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Desde a descoberta dos supercondutores com alta Tc, vários trabalhos têm sido efetuados sobre as diferentes propriedades destes materiais. As cerâmicas Y'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' mostraram que tem suas propriedades supercondutoras fortemente afetadas pela quantidade de oxigênio. Mais recentemente, medidas de relaxações anelásticas em 'LA IND.2'CU 'O IND. 4+'delta' mostraram que a remoção deste elemento pode ser relacionada com dois eventos. Um deles é o decréscimo na mobilidade entre dois planos adjacentes CuO e o outro, é o aumento no número de padrões de mobilidade para os octaedros CU 'O IND. 6'. Para SM'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' (SBCO), a possibilidade de uma estequiometria de oxigênio variável e sua alta mobilidade nos planos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Since the discovery of the high Tc superconductors, several works have been made about the different propoerties of these materials. Y'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' ceramic showed to have its superconducting properties strongly affected by the oxygen content. More recently, anelastic relaxation measurements in 'LA IND.2'CU 'O IND. 4+'delta', showed that the remotion of this element can be related to two events. One is the decrease in mobility between two adjacent CuO planes, and the other is the increase in the number of tilting patterns of the Cu 'O IND. 6' octahedra. For SM'BA IND.2' "C IND.U 'IND.3' 'O IND. 7-'delta' (SBCO), the possibility of variable stoichiometry and the high mobility of oxygen in the... (Complete abstract, click electronic access below) / Mestre

Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Alexandre José de Castro Lanfredi / Banca: Marcelo Ornaghi Orlandi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A síntese e as condições de processamento sempre foram temas importantes em Ciências dos Materiais. Com o interesse crescente em componentes miniaturizados, que possuam propriedades especiais, os materiais nanométricos têm se desenvolvido grandemente. Neste trabalho, a otimização do processo de obtenção da cerâmica supercondutora Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' com estrutura nanoparticulada e a obtenção de elos fracos (weak-links) suficientemente fortes e homogêneos foram estudados. As amostras foram preparadas usando o Método dos Precursores Poliméricos Modificado (MPPM) com variação do agente de quelação (ácido cítrico, ácido tartárico e EDTA) e da atmosfera de tratamento posterior (nitrogênio e oxigênio). O objetivo foi variar as condições de sinterização dos nanopós e produzir que possuíssem partículas com dimensões nanométricas de modo a obter regiões intergranulares com uma distribuição de densidade de corrente crítica estreita e, ao mesmo tempo, não ultrapassar os limites que promovam o crescimento dos grãos. Para estes estudos, foram realizadas caracterizações estruturais e microestruturais através de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), e caracterização magnética por medidas de Magnetização DC e de Susceptibilidade AC. Além dos efeitos provenientes do processamento, estudou-se a inserção de defeitos de forma controlada, substituindo parcialmente o cobre na forma Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' por M = Zn e Ni, procurando estabelecer a relação entre os defeitos causados pelas substituições (intrínsecos) e as inomogeneidades estruturais devidas ao processamento (extrínsecos) através de mudanças no diagrama de fases da Matéria de Vórtices. / Abstract: The synthesis and processing conditions to produce materials always were important themes for study in Materials Science. The interest in miniaturized components with special properties like nanostructured materials has been strongly developed in these last years. In this work, the optimization processes to obtain superconducting ceramic Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' nanoparticles with strong and homogeneous weak-links were studied. The samples were prepared using the Modified Polymeric Precursos Method (MPPM) by the use of different chelating agent (citric acid, tartaric acid and EDTA) and different heat treatment atmosphere (nitrogen and oxygen). Thus, variations in the nanopowder sintering conditions in order to obtain nanometric samples with intergranular region with narrow critical current density distribution without promoting grain growth were also tested. For this, microstructural and structural characterization using Fourier Transform Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Transmission Electron Microscopy (TEM) were used and magnetic characterization through DC-Magnetization and AC-Susceptibility was also performed. Moreover of the processing effects, it was studied the doping controlled, replacing partially in Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' by M = Zn e Ni and looking for the relation between effects due substituent (intrinsic) and the structural inhomogeneous due processing (extrinsic) comparing its effects their at vortex matter phase diagram. / Mestre

Resumo: O interesse em conhecer o comportamento supercondutor tem sido cada vez maior nas últimas décadas. Na busca de melhores características supercondutoras, descobriu-se que amostras volumétricas apresentam características muito diferentes de amostras mesoscópicas (amostras com dimensões próximas dos comprimentos de penetração de London e coerência). Como exemplo, podemos citar a não formação de rede de Abrikosov, como consequência do efeito de confinamento (efeito associado às dimensões reduzidas da amostra) e também uma mudança considerável nos valores dos campos críticos. Neste trabalho foram resolvidas as equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo (TDGL), para fazer uma análise detalhada da dinâmica de vórtices em filmes finos mesoscópicos. Para revolvê-las, utilizamos o método das variáveis de ligação com invariância de calibre, adaptado para o algoritmo de diferenças finitas, utilizado para obter a densidade dos pares de Cooper e também curvas de magnetização. O estudo dessa dinâmica de vórtices, foi feito em três amostras com superfícies geométricas diferentes (côncova, convexa e rugosa). Observamos que na comparação entre as duas primeiras, há uma diferença considerável nos valores dos campos críticos, bem como no comportamento da magnetização comparado com um filme plano. Já para a amostra de superfície rugosa, observamos que existe uma competição entre o efeito de confinamento e a rugosidade em relação à configuração dos vórtices. Apresentamos também, uma tabela que mostra resumidamente os estados estacionários dos vórtices nas três amostras. / Abstract: The interest to investigate the investigate the behavior of a superconductor has grown in the last few decades. Having in mind to search for better superconducting characteristics, it has been found that bulk samples present characteristics much more different than mesoscopic samples (samples with dimensions of the same order of the same order of the London penetration length and the coherence length). As an example, we can mention the non-formation of an Abrikosov vortex lattice as a consequence of the confinement effect (effect associated with the reduced dimensions of the sample) and also considerable change in the critical field values. In the present work we solved the time dependent Ginzburg-Landau equation (TDGL), in order to make a detailed analysis of the vortex dynamics in mesoscopic thin films. To solve these equations, we have used the link variables method which is gauge invariant. From this, we obtain the Cooper pair density and the magnetization curves. The vortex dynamics was investigated for three different surfaces of the film (concave, convex, and irregular). We have observed that, with respect to the parabolic geometries, there is a considerable difference for the critical fields, as well as for the behavior of the magnetization compared to a flat film. On the other hand, for a sample with an irregular surface, we have seen that there is a competition between the confinement effect and rugosity with respect to vortex configurations. We also present a table which summarizes the vortex stationary states for the three topologies mentioned above. / Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Coorientador: Edson Sardella / Banca: Wilson Aires Ortiz / Banca: Clelio Clemente de Souza Silva / Mestre

Orientador: Dayse Iara dos Santos / Banca: Raquel de Almeida Ribeiro / Banca: Durval Rodrigues Júnior / Resumo: Após a descoberta dos novos supercondutores óxidos no ano de 1986, houve uma intensa busca por outros materiais que apresentassem o fenômeno da supercondutividade. Dentre as novas descobertas encontra-se o diboreto de magnésio, material intermetálico cuja supercondutividade era desconhecida até 2001. Atualmente, este é considerado ter um grande potencial de aplicação real devido a sua simplicidade de confecção e ao baixo custo de resfriamento em "cryocoolers", visto que o fenômeno ocorre próximo de 39K. Ao longo de quase uma década muitas pesquisas foram realizadas com os objetivos de melhor conhecer o mecanismo de supercondutividade presente no material, assim como de aperfeiçoar a sua capacidade de suportar correntes em campos magnéticos altos e desta forma ampliar suas possibilidades de aplicação industrial. Hoje, encontra-se claro que o mecanismo que rege a supercondutividade no Mg'B IND. 2' é o mesmo descrito em 1958 por Bardeen, Cooper e Schriefer, na teoria BCS. Mas, por outro lado, as questões práticas permanecem incompletas, pois a queda da capacidade de conduzir supercorrente sob campos magnéticos altos (acima de 6T) ainda não foi superada satisfatoriamente. Com este objetivo, estuda-se a introdução de diversos compostos na matriz do diboreto de magnésio tais como elementos metálicos ou compostos de carbono. Mais recentemente, os estudos se voltaram para a utilização das técnicas de processamento cerâmico a fim de aperfeiçoar a microestrutura e melhor densificar o material. Neste trabalho o estudo da adição de um novo dopante, o hidrocarboneto 'C IND. 8''H IND. 18', é realizado comparativamente à outros dopantes extensivamente citados na literatura como o carbeto de silício e o óleo de silicone. O processo de sinterização de pastilhas ex situ é também investigado para todas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: After the discovery of new superconducting oxides in the year 1986, there was an intense search for other materials that show the phenomenon of superconductivity. Among the new discoveries is magnesium diboride, an intermetallic material whose superconductivity was unknown until 2001. Currently, it is considered to have great potential for real application due to its easy fabrication and low cost cooling as cryocoolers, since the phenomenon occurs around 39K. For almost a decade surveys have been conducted with the objective of better understanding the mechanism of superconductivity in this material, as well as to improve its ability to withstand current in high magnetic fields and thus broaden their scope of industrial application. Today it is clear that the mechanism governing the superconductivity in Mg'B IND. 2' is the same as described in 1958 by Bardeen, Cooper and Schriefer, in the BCS theory. But on the other hand, practical issues remain incomplete, since the fall of the ability to conduct supercurrent in high magnetic fields (up to 6T) has not been satisfactorily overcome. To this end, it has been studied the introduction of several compounds in the matrix of magnesium diboride elements such as metal or carbon compounds. More recently, studies have turned to the use of ceramic processing techniques to improve the microstructure and better densification of the material. In this work the study of the addition of a new doping, 'C IND. 8''H IND. 18' hydrocarbon, is performed compared to other doping compounds that are extensively cited in the literature as silicon carbide and silicon oil. The process of sintering pellets ex situ is also investigated for all these additions in order to obtain denser material and therefore better performance in the transport properties. The used techniques include X ray diffraction, thermal analysis,... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre