Orientador: Prof. Dr. Alexandre José de Castro Lanfredi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma rota de sintese de nanofios supercondutores de alta temperatura critica de YBa2Cu3O7- (delta) pelo metodo de preenchimento de poro utilizando processo sol-gel. A preparacao do sol-gel foi realizada utilizando acetatos de itrio, bario e cobre como precursores e solubilizados em uma mistura de metanol, acido acetico e propanoico. O sol-gel foi depositado em membranas de policarbonato nanoporosas utilizadas como moldes para obtencao de amostras de nanofios. A fim de encontrar as condicoes de sintese, varios parametros foram estudados como a viscosidade da solucao precursora, temperatura e tempo de tratamento termico das amostras de nanofios de YBCO. Para esses estudos, as amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletronica de Varredura (MEV), Difratometria de Raios X (DRX) e medidas de magnetizacao. Inicialmente, estudou-se o preenchimento da membrana porosa por sol-gel. Os nanofios de YBCO foram obtidos com a solucao precursora de viscosidade proxima a 100 mPa.s. Imagens de MEV mostraram a morfologia de nanofios com diametro da ordem de 100 nm. Estudos das condicoes de tratamento termico revelaram que as amostras de nanofios tratadas termicamente a temperatura de 800¿C por 4 h em atmosfera de oxigenio permitiu a obtencao de amostras de YBCO que mantiveram a morfologia nanofios. A formacao da fase ortorrombica do YBCO foi verificada por meio de difracao de raios X. Porem, a transicao supercondutora nessas amostras nao e bem definida e as propriedades magneticas sao menos intensas. Analises de DRX de amostras de nanofios tratadas termicamente a 800¿C por mais tempo, com patamar de oxigenacao a 400¿C, mostrou que ha presenca de fase YBa2Cu3O7-¿Â ortorrombica e de fases adicionais em maior proporcao. Isso tambem pode ser observado nas medidas magneticas dessas amostras. Por fim, resultados de difracao de raios X de amostras sinterizadas nas temperaturas de 850¿C e 900¿C por 4 horas em atmosfera de oxigenio revelaram a presenca predominante da fase YBCO. Ambas as amostras apresentaram a transicao supercondutora em Tc ~ 92 K na medida de magnetizacao versus temperatura. Porem, imagens de MEV dessas amostras revelaram que apenas aquela tratada termicamente a temperatura de 850¿C mantem a morfologia de nanofios com diametro medio de ~ 100 nm. Esta metodologia permitiu a obtencao de nanofios de YBCO, com caracteristicas estruturais e fisicas similares a obtida para o material na forma de bulk. / The aim of this work is to develop a synthetic route of high-Tc superconductor YBa2Cu3O7-ä nanowires by wet pore-filling method using sol-gel solution. Such sol-gel was prepared by yttrium, barium and copper acetates as precursors and solubilized in a mixture of methanol, acetic and propionic acids. The sol-gel solution was depositedon polycarbonate mesoporous membranes that were used as a template to obtain nanowire samples. In order to find an ideal synthesis condition, several synthesis parameters were studied, such as viscosity of precursor solution, temperature and time of heat treatment. Samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and magnetic measurements. Firstly, we have studied porous membrane filled by a sol-gel solution. The YBCO nanowires were obtained by precursor solution with viscosity of 100 mPa.s. Through SEM images it was verified the Y-Ba-Cu nanowire morphology with external diameter of 100 nm. Experimental studies of heat treatment conditions revealed that nanowire samples can be obtained by sintered temperature at 800°C during 4 hours in oxygen atmosphere. The orthorhombic YBCO crystallographic phase was identified by X-ray diffraction. However, it was detected considerable broadening in the superconducting transition samples and low intensities of magnetic proprieties. Furthermore, the nanowires sintered at 800°C during long time with oxygenation step at 400°C exhibited the presence of orthorhombic YBa2Cu3O7-ä crystallographic phase and presence of secondary phases in more quantities. The magnetic measurements confirmed the presence of secondary phases in sample. Finally, XRD results of sintered samples at temperature range 850-900°C for 4 hours in oxygen atmosphere exhibit YBCO as the major phase. The magnetic measurements showed that both samples exhibit superconducting transition at Tc ~ 92 K. However, SEM images indicated that only the sample sintered at 850°C present nanowire morphology with average diameter of 100 nm. This methodology allowed the production of YBCO nanowires with structural characteristics and physical properties similar to the bulk samples.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-11-16T18:15:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T11:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPQ / Em um contexto de necessidade de aumento da oferta de energia elétrica e de busca por fontes renováveis e limpas de energia, a energia eólica tem experimentado um crescimento expressivo nos últimos anos. Uma das tecnologias mais empregadas em geradores eólicos, o DFIG, possui como maior susceptibilidade os distúrbios da rede, principalmente o afundamento de tensão. Soluções na topologia e no controle do gerador têm sido propostas para aumento da suportabilidade do gerador a esses fenômenos. Este trabalho avalia a utilização de um limitador de corrente supercondutor resistivo no elo-CC do conversor back-to-back para proteção do conversor e aumento da suportabilidade a afundamentos de tensão em um gerador eólico baseado em DFIG. A aplicação da tecnologia de supercondutores na proteção de sistemas eólicos é recente e os resultados obtidos nesse trabalho contribuem com os estudos feitos na área. Com o gerador DFIG operando em condições normais, o supercondutor não transita para o estado condutor, e permanece invisível à operação. Na ocorrência de um afundamento de tensão na rede a corrente no circuito de rotor aumenta ultrapassando o valor da corrente crítica e levando o supercondutor ao estado condutor, inserindo um elemento resistivo, limitando assim, a corrente. As análises são feitas utilizando o software de simulação de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC com a implementação do limitador supercondutor em uma turbina eólica de 2MW. São avaliados aspectos tais como limitação de corrente, influência na resposta e atendimento à normativa de suportabilidade para duas posições do limitador dentro do elo-CC do conversor back-to-back. Os resultados obtidos demonstram que a inserção do limitador no elo-CC limita a corrente no rotor durante a ocorrência de afundamentos de tensão, ao mesmo tempo em que mantém a tensão do elo-CC em valores seguros, confirmando a validade da proposta. / In a context of necessity to increase electric energy offer and to search clean and renewable energy sources, wind energy have experienced an expressive expansion through the last few years. One of the most employed wind generators, the DFIG, has its performance significantly affected by grid disturbances, especially voltage sag. Topology and control solutions have been presented to increase generator’s supportability to these phenomena. This work verifies the use of superconducting resistive current limiter placed on back-to-back converter DC-link to protect the converter and to increase low voltage ride-through for a DFIG-based wind generator. The application of superconducting technology on wind systems protection is novel and the obtained results contribute with other works in this area. Under DFIG normal operation, the superconductor doesn’t transits to conductor state and remains invisible to the system. During a voltage dip the rotor circuit current surpasses the device critical current turning the superconductor to a conductor state inserting a resistive element, limiting the hazardous current. The studies are made through electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC with implementation of a superconducting current limiter on a 2MW wind turbine. Aspects as current limitation, response influence and supportability standard attendance are evaluated for limiter inside back-to-back converter DC-link in two different settings. The obtained results demonstrate that if voltage sag occurs the limiter insertion on DC-link limits the rotor current at the same time that it maintains DC-link voltage in safe values, proving the proposal validly.

Nós estudamos a competição entre a instabilidade de Pomeranchuk no canal de spin com momento angular l=1 e uma interação atrativa, favorecendo a formação de um par de Cooper. Achamos, numa aproximação de campo médio, uma forte supressão da instabilidade de Pomeranchuk via supercondutividade. Além disso, identificamos uma fase supercondutora metaestável com características semelhantes ao estado FFLO. Um líquido de Fermi é, com exceção de uma dimensão, um estado muito estável da matéria. Por outro lado dois tipos de instabilidades, relacionadas com interações atrativas, são conhecidas: Instabilidades Pomeranchuk e supercondutora. As instabilidades Pomeranchuk ocorrem na presença da interação de dois corpos contendo uma forte componente atrativa no canal de espalhamento para frente com momento angular definido. No contexto da teoria de Landau, a instabilidade ocorre quando um ou mais parâmetros admensionais de Landau nos canais de spin ou carga, adquirem altos valores negativos. As instabilidades Pomeranchuk no setor de carga quebram a simetria de rotação. Em particular, uma instabilidade em alguns canais produz uma deformação elipsoidal na superfície de Fermi. / We study the competition between a Pomeranchuk instability in the spin channel with angular momentum l = 1 and an attractive interaction, favoring Cooper pair formation. We find, at mean-field approximation, that superconductivity strongly suppress the Pomeranchuk instability. Moreover, we have found a metastable modulated superconducting phase with similar characteristics of the FFLO state. A Fermi liquid is, except in one dimension, a very stable state of matter. At least two types of instabilities, related with attractive interactions, are known: Pomeranchuk and superconducting instabilities. Pomeranchuk instabilities occur in the presence of two-body interactions containing a strong attractive component in the forward scattering channel with a definite angular momentum. In the context of Landau theory, the instability sets in when one or more dimensionless Landau parameters in the charge or spin channel, acquire large negative values. Pomeranchuk instabilities in a charge sector spontaneously break rotational symmetry. In particular, an instability in the some channels produces an ellipsoidal deformation of the Fermi surface.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2063.pdf: 4236458 bytes, checksum: 6ec4d9bb25ad55b37fc22de7495a85d9 (MD5) Previous issue date: 2008-10-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / If a type-II superconductor is cooled down in a zero applied field and subsequently an external field, larger than the first critical field, is applied, vortices enter through the sample borders until they are captured by pinning centers. As a consequence, the system achieves an inhomogeneous flux distribution, with a higher density of vortices near the border that progressively decreases toward the center of the sample. Under a small perturbation this self-organized state can lead to vortex avalanches that rush into the sample due to a thermomagnetic instability process. The motion of magnetic flux generates heat, which suppresses flux pinning and facilitates further flux motion. This provides a positive feedback mechanism that can result in a thermal runaway. The experimental study was accomplished through two techniques: bulk DC magnetometry and magneto-optical imaging. Under certain circumstances, avalanches develop as jumps in magnetization measurements and can also be seen in real time imaging. We have carried out a systematic study of the parameters involved in the occurrence of flux avalanches in superconducting thin films, submitted to perpendicular magnetic fields, a geometry which leads to dendritic profiles of flux penetration. The threshold values of field and temperature that encompass the region where avalanches to develop, as well as the instability boundary dependence on the film thickness, were identified. We have verified how an AC magnetic field influences on vortex avalanches and on the boundaries of instabilities. The study was also performed with an aluminum disk nearby the superconducting film, which suppresses vortex avalanches partially or totally, depending on the distance between film and disk, bringing the material to recover its capability of screening abrupt penetration of magnetic flux. / Se um supercondutor do tipo II for resfriado na ausência de um campo magnético e, posteriormente, um campo externo maior do que o campo crítico inferior, for aplicado, vórtices penetram pelas bordas até serem ancorados por centros de aprisionamento. Como conseqüência, o sistema alcança uma distribuição de fluxo inomogênea, com uma alta densidade de vórtices próxima às bordas, que diminui progressivamente em direção ao centro da amostra. Sob uma pequena perturbação este estado auto-organizado pode levar a avalanches de vórtices, que são precipitadas em decorrência de um processo de instabilidade termomagnética. O movimento do fluxo magnético promove um aquecimento, que suprime as forças de ancoramento dos vórtices e facilita o movimento adicional do fluxo nas suas vizinhanças. Esta dinâmica se realimenta positivamente e pode resultar num descontrole térmico. O estudo experimental foi realizado empregando duas técnicas: magnetometria volumétrica DC e produção de imagens por magneto-ótica. Em certas circunstâncias, as avalanches se manifestam como saltos nas medidas de magnetização e também podem ser visualizadas em tempo real através de imagens. Executamos um estudo sistemático dos parâmetros envolvidos na ocorrência das avalanches de fluxo em filmes supercondutores, submetidos a campos magnéticos perpendiculares, geometria que propicia um perfil dendrítico de penetração. Identificamos os valores limiares de campo e temperatura que delimitam a região onde as avalanches ocorrem e a dependência do contorno desta região com a espessura do filme. Verificamos o efeito de um campo magnético alternado na ocorrência das avalanches e no contorno da região de instabilidades. O estudo se estendeu também à investigação da influência de um disco de alumínio nas proximidades do filme supercondutor, o qual suprime as avalanches de vórtices de forma parcial ou total, dependendo de sua distância em relação ao filme, recapacitando o material a blindar penetrações abruptas de fluxo magnético.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2306.pdf: 4856564 bytes, checksum: c52f900ad514c12119607c7c7f6a1bc0 (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we have studied the Vortex Matter dynamics in Nb superconducting films with different arrays of columnar defects. For that we studied the order-disorder line H (T) OD , where the melting of the vortex lattice occurs. The H (T) OD frontier was determined through the imaginary component " of the susceptibility in T measurements, whose peak temperature T Hp is associated with a maximum in energy dissipation, due to the viscous movement of vortices, which signals the beginning of a nonlinear regime. For this study we modified the pinning force efficiency in Nb samples using three different approaches: varying the technique employed to fabricate the defects, using large-value excitation fields and modifying the angle between the columnar defects in the sample and the applied magnetic field. As the pinning efficiency decreases, two regimes in the melting line become detectable, distinguished form each other by the appearance of a kink in a characteristic temperature k T . For temperatures lower than k T , pinning is significantly more efficient, and the H (T) OD line can be adjusted with a power-law; at higher temperatures, depinning is favored by thermal excitation, and the transition line is adjusted by a Bose-glass model for columnar defect systems. In this work we also studied both regimes with these theoretical models, previously available in the literature. For this we built the H T diagram with the irreversibility line irr H , upper critical field C2 H , and the order-disorder line H (T) OD , studying the dependence of the solid-liquid transition with the excitation field, frequency and angle of the applied magnetic field. We compared the pinning forces acting on different samples and applied a universal scaling approach to our experimental data points, proving the adequacy of the model to our results. / Neste trabalho estudamos a dinâmica da Matéria de Vórtices em filmes de Nb supercondutor, com diferentes arranjos de defeitos colunares. Para isso estudamos a linha de transição de ordem-desordem H (T) OD , através da qual ocorre a fusão da rede de vórtices. A fronteira H (T) OD foi obtida através da componente imaginária " da suscetibilidade, em medidas T , cuja temperatura de pico T Hp está associada a um máximo na dissipação de energia, devido ao movimento viscoso dos vórtices, que sinaliza o início de um regime não-linear. Para este estudo modificamos a eficiência da força de pinning, em amostras de Nb, de três formas diferentes: variando a técnica empregada na fabricação dos defeitos, usando valores elevados de campo de excitação AC e alterando o ângulo entre os defeitos colunares na amostra e o campo magnético aplicado. Conforme a eficiência do ancoramento dos defeitos diminui, dois regimes na curva de fusão tornam-se detectáveis, distinguíveis pelo aparecimento de um kink em uma temperatura k T característica. Em temperaturas abaixo de k T o pinning é significativamente mais eficiente, e a linha H (T) OD pode ser ajustada por uma lei de potência; e a temperaturas mais altas o depinning é favorecido pela agitação térmica, e a fusão ajusta-se ao modelo para a transição Bose-glass para sistemas com defeitos colunares. Neste trabalho também estudamos os dois regimes à luz desses modelos teóricos, previamente disponíveis na literatura. Para isto nós construímos o diagrama H T e situamos nele a linha de irreversibilidade irr H , o campo crítico superior C2 H , e a linha de ordem-desordem H (T) OD , estudando a dependência da transição sólido-líquido com o campo de excitação, com a freqüência e com o ângulo do campo magnético aplicado. Comparamos as forças de pinning atuantes nas diferentes amostras e aplicamos a abordagem de scaling universal aos nossos dados experimentais, comprovando a adequação do modelo aos nossos resultados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5767.pdf: 4062546 bytes, checksum: f44986320490db37c45e198283bbf1b3 (MD5) Previous issue date: 2013-12-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this PhD work, the building of a PLD (Pulse Laser Deposition) system was accomplished with resources provided by FAPESP / CEPID / CMDMC, for the purpose of depositing thin films using an 248 nm pulsed excimer laser as external power source. The project presented here demonstrates that this work has the distinction of being a pioneer in Brazil in which says respect to superconducting thin film deposition trough PLD technique. Deposition of YBCO (YBa2Cu3O7-δ) thin films was the process chosen by us to calibrate and test the assembled system, as well as to learn the details of superconducting thin films deposition. The context of this work consists in a historical introduction to the laser deposition technique, comparison of techniques for thin film deposition trough physical methods and a brief review of the superconductivity theory and the theory of thin film growth. In the experimental part, we describe the assembly of the PLD system in detail, as well as we describe the analysis of the principal parameters that say respect to the technique and the fabrication of the targets utilized in the deposition. Finally, we describe the results of the characterization techniques applied to the study of thin films deposited by PLD. X ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and DC magnetic susceptibility measurements were used to analyze the superconducting thin films. Due to it pioneer condition, this work enables the Group of Materials and Devices (GMD - DF / UFSCar) as well as the CMDMC to engage in new research, not only in superconducting materials, but also in the fabrication of devices based on thin films, such as sensors, multi-components heterostructures, RAM memories, electrodes, polymers, biocompatible thin films, the GMR effect, graphene, among others, that can be fabricated precisely and controllably by the PLD technique. / Neste trabalho de doutoramento foi realizado o projeto de instrumentação de um sistema de deposição por laser pulsado PLD (Pulse Laser Deposition), através da FAPESP/CEPID/CMDMC, para fabricação de filmes finos utilizando como fonte de energia externa um excimer laser pulsado de 248nm. O projeto de instrumentação apresentado neste trabalho é pioneiro no Brasil, com estas características e finalidade, dedicado à deposição de filmes finos supercondutores de alta temperatura crítica pela técnica de PLD. Filmes finos de YBCO (YBa2Cu3O7-δ) foram escolhidos para deposição, calibração e testes do sistema montado bem como na aprendizagem da técnica de deposição de filmes finos supercondutores. O contexto deste trabalho é constituído de uma introdução histórica da técnica de deposição por ablação a laser, comparação de técnicas de deposição de filmes por métodos físicos, uma revisão breve da teoria de supercondutividade e da teoria de crescimento de filmes finos. Na parte experimental estão descritos, em detalhes, toda a montagem do sistema de deposição por PLD, análises de todos os parâmetros que dizem respeito a esta técnica e fabricação dos alvos utilizados nas deposições. Por fim estão descritos os resultados das técnicas de caracterizações utilizadas e aplicadas para estudo dos filmes finos depositados pela técnica de PLD. Para análise dos filmes finos supercondutores foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV EDX) e medidas magnéticas de suscetibilidade DC. Por ser pioneiro, este trabalho possibilita ao Grupo de Materiais e Dispositivos (GMD DF/UFSCar) bem como ao CMDMC a se engajarem em novas pesquisas, não apenas em materiais supercondutores, mas também na fabricação de dispositivos a base de filmes finos como sensores, heteroestruturas de multi componentes, memorias RAM, eletrodos, polímeros, filmes finos biocompativeis, efeito GMR, grafeno, entre outros, que podem ser fabricados de maneira precisa e controlada pela técnica de PLD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3055.pdf: 3703935 bytes, checksum: d7f11870d9b2b1a502cecb80f512a920 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Praseodymium is known to have a singular behavior in the family of cuprate superconductors of high critical temperature of the type RE-123. When these cuprates are doped with Praseodymium apparently critical temperature decreases, with a metalinsulator transition. The origin of this behavior is of fundamental interest, and it may provide an explanation for the mechanism of superconductivity at high temperatures, since any reasonable theory for this mechanism must explain the behavior of the system Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ, also called YPr-123. Through the experience gained by the research group to which we belong, and where this research project was developed, we continue the work begun by the PhD students Cecilia Stari and Alexandre Lanfredi. These two students have developed studies of polycrystalline YPr-123 family, and single crystals of YBa2Cu3O7-δ (Y-123) obtained by the method of Sol-Gel grown in crucibles of SnO2, respectively. None of them worked with the collection and characterization of single-crystalline samples of the system YPr-123, with special emphasis on Pr-rich samples, and that pure one, or PrBa2Cu3O7-δ (Pr-123). Studying to obtain and characterize samples of single-crystalline superconducting Pr-123 is the main goal of our Project Master. Besides obtaining samples of single-crystalline YPr-123 samples, in this master's work was studied the influence of cation doping in single crystals of composition Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ (YPr123) for 0 ≤ x ≤ 1. Doping were performed with the elements Ga, Zn, Fe and Ni to study the behavior of superconductivity in these types of crystals. To obtain samples with a high degree of purity necessary for the study of their basic properties, were made our own SnO2 crucibles with high resistance to corrosion caused by self-flow used in the growth of crystals. Were also used Al2O3 and ZrO2CeO crucibles. The chemical composition and structural quality of these samples were analyzed by x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) associated with the techniques of micro-analysis by energy dispersive X-ray (EDX). Also, we have used measures of the magnetic susceptibility for the characterization of superconducting properties of all samples. The results indicated that the whole YPr-123 family shows superconductivity, which is still very controversial in the literature. Specifically about the compound PrBa2Cu3O7-δ we verified that the sample is a superconductor, with critical temperature around 98K. This important result allows us to conclude that the relevant factor to observe the presence of superconductivity in this family is the Argon atmosphere during the growth of single crystal, as has been pointed out by previous publications of our research group. The results found here characterize this work as unique in the study of single crystal samples of the family YPr-123. / O Praseodímio é conhecido por ter um comportamento singular na família dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica do tipo RE-123. Quando esses cupratos são dopados com Praseodímio a temperatura crítica aparentemente diminui, ocorrendo uma transição metal-isolante. A origem deste comportamento, sendo de interesse fundamental, pode fornecer uma explicação para o mecanismo da supercondutividade em altas temperaturas, uma vez que qualquer teoria razoável para este mecanismo deve explicar o comportamento do sistema Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ, também denominado YPr-123. Através da experiência adquirida pelo grupo de pesquisa do qual fazemos parte, e onde este projeto de pesquisa foi desenvolvido, continuamos os trabalhos iniciados pelos alunos de doutorado Cecilia Stari e Alexandre Lanfredi. Esses dois alunos desenvolveram estudos em policristais da família YPr-123, e em monocristais de YBa2Cu3O7- δ (Y-123) obtidos pelo método de Sol-Gel crescidos em cadinhos de SnO2, respectivamente. Nenhum deles trabalhou com a obtenção e caracterização de amostras monocristalinas do sistema YPr-123, com especial ênfase nas amostras ricas em Pr, e naquela pura, ou seja, PrBa2Cu3O7-δ (Pr-123). Estudar a obtenção e caracterizar amostras monocristalinas de Pr-123 supercondutor é o objetivo principal do nosso Projeto de Mestrado. Além da obtenção de amostras monocristalinas do sistema YPr-123, neste trabalho de mestrado foi estudada a influência da dopagem catiônica nos monocristais de composição Y1-xPrxBa2Cu3O7-δ para 0 ≤ x ≤ 1 acima mencionados. Foram realizadas dopagens com os elementos Ga, Zn, Fe e Ni para se estudar o comportamento da supercondutividade nesses tipos de cristais. Para a obtenção das amostras com o alto grau de pureza necessário para o estudo de suas propriedades fundamentais, foram confeccionados cadinhos de SnO2 com alta resistência à corrosão causada pelo auto-fluxo utilizados no crescimento dos cristais. Também foram utilizados cadinhos de Al2O3 e ZrO2CeO. A composição química e qualidade estrutural dessas amostras foram analisadas através de difração de raios-x (DRX) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada às técnicas de micro análise por energia dispersiva por raios-x (EDX). Também foram realizadas medidas de suscetibilidade magnética, para a caracterização das propriedades supercondutoras. Os resultados obtidos indicaram que toda a família YPr-123 apresenta supercondutividade, o que ainda é muito controverso na literatura. Especificamente para o composto PrBa2Cu3O7-δ além de termos verificado que a amostra é supercondutora, a sua temperatura crítica foi encontrada acima de 98K. Este importante resultado nos permite concluir que o fator relevante a presença de supercondutividade nesta família é a presença da atmosfera de Argônio durante o crescimento dos monocristais, como já foi apontado por publicações prévias do nosso grupo de pesquisa. Os resultados aqui encontrados caracterizam este trabalho como inédito no estudo de monocristais da família YPr-123.

Tendo por motivação as propriedades supercondutoras do óxido metálico Cd2Re207, cuja estrutura cristalina é do tipo pirocloro, propomos um modelo eletrônico em uma rede do tipo tabuleiro de .1:adrez,que pode ser vista como um análogo bidimensional da rede piroclórica. Incluindo somente graus de liberdade de carga, tratamos o modelo através de uma aproximação BCS, realizando o desacoplamento dos termos de interação no espaço real. A passagem ao espaço recíproco dá origem a um modelo BCS de duas bandas acopladas, sendo uma delas não dispersiva. Nosso estudo da fase supercondutora se baseia na minimização numérica da energia livre. Propriedades características, como o quociente entre o parâmetro de ordem e a temperatura crítica ou o salto do calor específico na transição de fase, são obtidas e comparadas com os valores universais previstos pela teoria BCS para um sistema de uma única banda no limite de acoplamento fraco. Também discutimos as propriedades de simetria do gap supercondutor no espaço de vetores de onda. / Motivated by the superconducting properties of the metallic oxide Cd2Re207, whose crystal structure is of the pyrochlore type, we propose an electronic modeI on a checkerboard lattice, which can be viewed as a two-dimensional analog of the pyrochlore lattice. lncluding only charge degrees of freedom, we treat the modeI via a BCS approximation, decoupling the interaction terms in real space. Going over to reciprocal space yields a BCS modeI with two coupled bands, one of them being non-dispersive. Our study of the superconducting phase is based on numerical minimization of the free energy. Characteristic properties, like the ratio between order parameter and critical temperature or the specific-heat jump at the phase transition, are obtained and compared with universal values predicted by the BCS theory for a single-band system in the weak-coupling limito We also discuss the symmetry properties of the superconducting gap in wave-vector space.

Recentemente, tem sido questionada a validade do teorema de Migdal nos fuieretos dopados supercondutores. Motivados por esse problema, realizamos nesta dissertação uma revisão das propriedades físicas destes novos e notáveis materiais: os fulerenos e outros representantes desta família de compostos orgânicos que possuem estrutura geométrica de gaiola fechada. Em primeiro lugar abordamos, ainda que de maneira sucinta, alguns fundamentos da teoria microscópica BCS (Bardeen, Cooper e Schrieffer, 1961) da supercondutividade, tais como o problema da instabilidade do líquido de Fermi, a formação de pares de Cooper, o método da transformação canônica para demonstrar o aparecimento da interação efetiva atrativa entre os elétrons do par, as equações de Gor'kov demonstrando o surgimento do gap supercondutor, e a expressão BCS da temperatura crítica no limite de acoplamento fraco. Após, revisamos o trabalho realizado por Grimaldi, Cappelluti e Pietronero (1995), sobre a supercondutividade não adiabática nos fuieretos dopados, no qual são feitas correções de vértice para a interação elétron-fônon, usando o método perturbativo. Naquele trabalho eles utilizam um modelo de fônons de Einstein com uma única freqüência para caracterizar a função espectral de Eliashberg, necessária para obter tais correções de vértice Nossa proposta neste trabalho é generalizar este modelo por um constituído de várias Lorentzianas truncadas, centradas nas freqüências dos principais modos de vibração da rede cristalina: os intermoleculares, os ópticos e os intramoleculares. Encontramos como resultado deste estudo que as correções de vértice, com contribuição multifonônica, introduzem modificações substancias como um aumento da temperatura crítica e variação no coeficiente isotópico, dando resultados mais próximos dos obtidos experimentalmente, em contraste daqueles obtidos na teoria de Migdal-Eliashberg, sem correções de vértice.

O presente trabalho consiste da realização de um estudo experimental sobre os efeitos das substituições químicas na irreversibilidade magnética e na magnetocondutividade do supercondutor YBa2Cu3O7-δ. Para tanto, o comportamento da linha de irreversibilidade magnética (LIM) bem como dos regimes de flutuações na magnetocondutividade foram pesquisados em amostras policristalinas e moncristalinas de YBa2-xSrxCu3O7-δ (x = 0, 0.1, 0.25, 0.37 e 0.5) e YBa2Cu2.97D0.03O7-δ (D = Zn ou Mg). Além de reduzir drasticamente o valor da temperatura crítica de transição, Tc, os dopantes introduzem um caráter granular nos monocristais. No monocristal puro, o comportamento da LIM é descrito pela lei de potências prevista pelo modelo de "flux creep" gigante para dinâmica de fluxo de Abrikosov convencional. Por outro lado, o comportamento da LIM para as amostras supercondutoras granulares apresenta características própias bastante relevantes. Os dados do limite de irreversibilidade, Tirr(H) seguem a lei de potência ditada pelas teorias de "flux creep" somente em altos campos magnéticos.Na região de baixos campos magnéticos, dois diferentes regimes de dinâmica de fluxo surgem: Nos campos magnéticos mais baixos que 1 kOe, os dados de Tirr(H) seguem uma lei de potência do tipo de Almeida-Thouleess (AT). Perto de 1 kOe, ocorre um "crossover" e em campos magnéticos intermediários passa a ter seu comportamento descrito por uma lei de potências do tipo Gabay-Toulouse (GT). A ocorrência de um comportamento AT-GT na LIM é a assinatura de um sistema frustrado onde a dinâmica de fluxo intergranular ou de Josephson é dominante. Na ausência de teorias específicas para este comportamento em baixos campos, descrevemos o comportamento da LIM de nossos supercondutores granulares, na região de baixo campo, em analogia aos sistemas vidros de spin. No entanto, o comportamento de Tirr(H) na região de altos campos, ocorre de acordo com a teoria de "flux creep" gigante. Particularmente, para valores acima de 20 kOe, a LIM nos monocristais de YBa2-xSrxCu3O7-δ para H // ab, exibe fortes propriedades direcionais para a orientação de H próximo aos planos de maclas (PMCs). Este comportamento é do tipo "cusp", similar ao observado em supercondutores com defeitos colunares, o qual caracteriza uma fase vidro de Bose. Por outro lado, a magnetoresistividade elétrica revela que a transição resistiva dos supercondutores granulares ocorre em duas etapas. Quando a temperatura é decrescida, inicialmente ocorre a transição de pareamento no interior dos grãos. Em temperaturas inferiores, na proximidade do estado de resistência nula, ocorre a transição de coerência, observada pela primeira vez num monocristal. Na transição de coerência, o parâmetro de ordem adquire ordem de longo alcance. Na região de temperaturas imediatamente acima de Tc, nossos resultados de flutuações na magnetocondutividade revelam a ocorrência de regimes críticos e Gaussianos. Abaixo de Tc, na região paracoerente, que antecede à transição de coerência, observaram-se regimes críticos cujo expoente é consistente com o esperado para o modelo 3D-XY com desordem relevante e dinâmica do tipo vidro de spin.