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.

Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-12T14:44:36Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Lucas Fantini de Lima.pdf: 4426563 bytes, checksum: 5db8012c53db827acee2d5b63db1d613 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:44:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Lucas Fantini de Lima.pdf: 4426563 bytes, checksum: 5db8012c53db827acee2d5b63db1d613 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq ; FACEPE / No final da década de 1990, com o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação de filmes finos nanoestruturados, houve vários estudos que procuraram entender a dinâmica de vórtices e suas características. Esses sistemas normalmente compreendem uma rede regular de buracos ou inclusões magnéticas, que atuam como armadilhas para os vórtices, fornecendo potenciais periódicos de ancoragem. Por esta razão, vórtices em supercondutores nanoestruturados apresentam vários fenômenos interessantes que não podem ser encontrados em filmes contínuos. Possivelmente o exemplo mais marcante é o efeito de matching devido à comensurabilidade entre a rede de vórtice e a rede de ancoragem artificial. A depender das condições impostas ao sistema (temperatura, campo magnético aplicado, corrente de transporte aplicada e os parâmetros da rede de ancoragem) os vórtices se organizarão de maneiras distintas e isso irá, obviamente, traduzir-se em diferentes respostas macroscópicas. Nos chamados campos de matching (B = nB1, onde n é um inteiro e B1 é a densidade de fluxo magnético correspondente a um vórtice por célula unitária) os vórtices sentem mais o potencial de ancoragem e isto aparece experimentalmente como um aumento na corrente crítica (medida estática) ou uma atenuação na mobilidade dos vórtices (medida dinâmica). Acredita-se amplamente que as características observadas nas medidas estáticas e dinâmicas estão correlacionadas de forma que pode-se usar medidas de magnetotrasporte para inferir sobre as propriedades da comensurabilidade estática da rede de vórtice nos filmes nanoestruturados. Nesta dissertação, estudaremos experimentalmente as propriedades dinâmicas dos vórtices em um filme fino amorfo de MoGe com uma rede regular quadrada de antidos (buracos). A amostra foi fabricada por litografia eletrônica e deposição por laser pulsado na Universidade de Leuven, Bélgica. Foram feitas várias medidas de magnetorresistência nessa amostra usando voltímetros e fontes de corrente altamente sensíveis. Estes foram conectados ao equipamento comercial PPMS (Physical Properties Measurement System, da Quantum Design), usado como ambiente criogênico, através de uma caixa adaptadora confeccionada nos nossos laboratórios. As medidas são controladas por um computador através de uma rotina escrita pelo software de automação LabView. As curvas de magnetorresistência para diferentes valores de temperatura exibem uma série de características em diferentes campos de matching, como esperado do fenômeno de comensurabilidade estudado em trabalhos anteriores. Entretanto, para o sexto campo de matching, a forma característica da curva de magnetorresistência está ausente para todos os valores de temperatura. Seguindo um modelo baseado em configurações estáticas de vórtices em redes regulares de antidots, uma atenuação no efeito de matching é esperada para o terceiro campo de matching, devido aos parâmetros geométricos da nossa amostra. De fato, foi observada uma atenuação em B = 3B1. Entretanto, o modelo falha em explicar a ausência do efeito de matching em B = 6B1 encontrado nas nossas medidas. É proposto que vórtices em movimento na presença de um potencial de ancoragem periódico podem apresentar efeitos de comensurabilidade ligeiramente diferentes daqueles que ocorrem na situação estática porque a rede de vórtice que se move interage efetivamente com um potencial de ancoragem dependente do tempo.

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-12T18:57:13Z No. of bitstreams: 2 TESE Marconi Bezerra Costa.pdf: 4071497 bytes, checksum: 5ff606ff53fab5504c1ac18294e33669 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:57:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Marconi Bezerra Costa.pdf: 4071497 bytes, checksum: 5ff606ff53fab5504c1ac18294e33669 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02 / CNPq / Baseados em cálculos DFT (Density Functional Theory) B3LYP/LANL1dz e na análise da distribuição de cargas atômicas para cupratos, metálicos e pnictídeos, demonstramos a ocorrência de ressonâncias não-sincronizadas de ligações covalentes no estado supercondutor, conforme prevê a teoria RVB (Resonating-Valence-Bond). Os modelos de cluster com as dangling bonds saturadas com hidrogênio nos átomos de fronteira, mostraram-se bastante apropriados para descrever os sistemas investigados. Para caracterizar o estado supercondutor, usamos como critério o gap de energia HOMO-LUMO, que deve ser da mesma ordem de grandeza do gap supercondutor. Para os cupratos, os resultados confirmam as previsões da RVB para a transferência de carga dos elementos hipereletrônicos para os hipoeletrônicos e o efeito da vacância de oxigênio na indução do estado supercondutor. Nos sistemas metálicos, encontramos a separação e o ordenamento de cargas em planos distintos, conforme previsto qualitativamente por Pauling. Nos pnictídeos, o gap HOMO-LUMO só é da mesma ordem de grandeza do gap experimental para os clusters dopados, e a dopagem induz uma separação de cargas no plano em que o dopante é inserido. Baseados nestes resultados, propomos combinações de elementos hipo e hipereletrônicos visando a obtenção de novos sistemas supercondutores que podem apresentar temperaturas críticas maiores do que as conhecidas atualmente. Estes resultados reforçam a teoria RVB como uma alternativa para descrever o fenômeno da supercondutividade.

Orientadores: Pascoal José Giglio Pagliuso, Oscar Ferreira de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garitezi_ThalesMacedo_M.pdf: 5487109 bytes, checksum: 11408acef0a6ff80a1788db976f23149 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os supercondutores à base de ferro e arsênico foram descobertos em 2008, primeiramente na forma de um óxido LaFeAsO1-xFx com uma temperatura crítica de 26 K, e poucos meses depois na forma do intermetálico livre de oxigênio Ba1-xKxFe2As2 com Tc = 41 K. Desde então, esses materiais despertaram grande interesse da comunidade cientíca em busca do entendimento da natureza microscópica e da origem da supercondutividade nesses compostos, e sua possível relação com a supercondutividade dos cupratos e dos férmions pesados, onde acreditase que mecanismo de pareamento seja através de flutuações magnéticas. Muitos acreditam que essa nova família de materiais se constituirá na segunda classe de supercondutores de alta temperatura crítica descoberta desde dos cupratos há 30 anos atrás. Por supostamente compartilharem o mesmo mecanismo de supercondutividade dos cupratos, há grande perspectiva de descoberta de compostos a base de Fe-As com altas Tc (apresentam no momento Tcs tão altas quanto 55 K). Além do mais, muitos compostos desta família estudados até então podem apresentar altas correntes críticas comparáveis com supercondutores convencionais utilizados em magnetos comerciais, o que revela o potencial desses materiais para aplicação em fios de transmissão supercondutores e magnetos de alto campo, em especial no caso dos compostos intermetálicos, por serem, a princípio, mais fáceis de se manipular e mais estáveis do que os óxidos cerâmicos. Inicialmente, monocristais da família dos compostos à base de FeAs intermetálicos (Ba1-xKx-Fe2As2, BaFe2-xCoxAs2, etc) foram sintetizados utilizando-se fluxo de Sn. Os monocristais crescido por esse método possuem em média excelentes dimensões (5 mm x 5 mm x 2 mm), mas os estudos mostraram que há uma significativa incorporação substitucional de Sn, o que altera as propriedades microscópicas dos compostos. Atualmente, monocristais dessa família são sintetizados com a técnica de auto-fluxo, que usa excesso de ferro e arsênico para o crescimento. Porém, os monocristais crescidos por esse método têm dimensões cerca de 10 vezes menores e este excesso de reagentes no fluxo que fazem parte do composto pode levar a um desbalanço na estequiometria do material, e isso pode alterar fortemente medidas que sondem propriedades microscópicas, como a simetria do estado supercondutor, por exemplo. Além do mais, o excesso de arsênico traz um perigo adicional para o crescedor. Portanto, é desejável a busca de métodos alternativos de crescimento desses materiais que possam gerar amostras de boa qualidade que permitam um estudo confiável de suas propriedades microscópicas. Nesta dissertação, é apresentado o processo de síntese e caracterização de monocristais da série BaFe2-xCoxAs2 crescida com a técnica de fluxo metálico com um fluxo alternativo, o In. Os cristais sintetizados por esta técnica tiveram suas propriedades macroscópicas, como resistividade elétrica DC (p), susceptibilidade magnética DC (x), calor específico à pressão constante (Cp) e difração de raios-X medidas, e delas foram extraídas as temperaturas de transição magnética e supercondutora, o que permitiu a construção do diagrama de fases temperatura versus composição para esta série. O diagrama obtido neste trabalho está de acordo com o diagrama publicado para amostras crescidas com auto-fluxo, atestando o sucesso do crescimento sistemático dessa série com o fluxo de índio sem prejuízo às suas propriedades macroscópicas. Medidas preliminares de NMR sugerem que as amostras crescidas por fluxo de In têm qualidade cristalina superior às das amostras crescidas por auto-fluxo / Abstract: Iron arsenide based superconductors were discovered in 2008, first in the oxide form in LaFeAs-O1-xFx, which had Tc = 26 K; and a few months later in the intermetallic form, in an oxygen-free compound, Ba1-xKxFe2As2, with a critical temperature of ~ 41 K. They are supposedly the second class of unconventional high temperature superconductors since the discover of Cu-based oxides almost 30 years ago. For being considered similar to the cuprates, and having Tcs as high as 55 K and critical currents of the order of those conventional superconductors used in commercial magnets, these materials have great potential to be used in transmission lines and high field magnetsm, specially in the intermetallic from, since they tend to be, presumably, more flexible and easier to manipulate and stabilize than an oxide ceramic. Furthermore, there is great interest in studying the microscopic nature and the origin of superconductivity in these materials and its relation with magnetism. As of today, single crystals of this family are synthesized mainly with the self-flux technique, which uses excess iron and arsenic in the growth. Yet, this excess of reagents needed to grow these impurity-free crystals can lead to an outbalance of the material's stoichiometry, and that can strongly alter the outcome of experiments which probe microscopic properties such as the symmetry of the superconductor state. Also, the excess of As in the growth is an extra danger for the grower. As such, search for alternative methods of synthesis of these materials is highly desirable. In this work, it's presented the synthesis method and characterization of the BaFe2-xCoxAs2 series grown from In flux. The macroscopic physcial properties such as DC resistivitity (p), DC magnetic susceptibility (x), specific heat at constant pressure (Cp) and X-ray powder diffraction were measured on the In-flux prepared single crystals. From our results, We extracted the magnetic and superconducting transition temperatures which allow us the construction of a temperature composition phase diagram for this series. The obtained phase diagram is in agreement with the diagram constructed using samples grown by the self-flux method, attesting the success of our systematic growth using the In flux without any effect in the macroscopic properties of the crystals. Furthermore, preliminary NMR experiments suggest that the In-grown crystals may be of higher quality than the self-flux grown single crystals / Mestrado / Supercondutividade / Mestre em Física

Orientadores: Edson Moschim, Oscar Ferreira de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T22:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_KleberBetini_M.pdf: 5146160 bytes, checksum: 696a41837ed744dda41722755ffb45c3 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Desde a descoberta do fenômeno da supercondutividade no diboreto de magnésio (MgB2) no ano 2001, a dinâmica dos vórtices neste material tem sido muito estudada, pois este fenômeno pode causar a destruição do estado supercondutor. Este trabalho tem o objetivo de avaliar o impacto no aprisionamento dos vórtices e analisar o comportamento da densidade de corrente crítica (Jc) em amostras de MgB2 misturadas com nanopartículas de níquel (Ni) em várias proporções. As amostras foram preparadas no National Physical Laboratory (Índia). Os pós de Mg e B foram misturados em proporções estequiométricas e mantidos em uma atmosfera de argônio (Ar) por 5h a 800 ºC. Em seguida, foram misturadas as nanopartículas de Ni com 0,5%, 1%, 2%, 3% e 5% em relação à massa da amostra de MgB2. A seguir elas foram homogeneizadas, prensadas e sinterizadas. Foram realizadas medições, em um sistema PPMS (Physical Property Measurement System) da Quantum Design, do: a) momento magnético em função da temperatura, para a determinação da temperatura crítica Tc das amostras; e b) momento magnético DC em função do campo magnético aplicado, para determinar o laço de histerese magnética das amostras. Com auxilio do Modelo de Bean foi determinada a corrente crítica Jc. Através de técnicas de mapeamento por imagem foram analisados: a) os domínios magnéticos presentes na amostra, através das técnicas de Microscopia de Força Atômica e de Força Magnética (AFM/MFM); e b) a granulometria média e homogeneidade, pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura com detecção de Energias dos Raios-X Dispersos (MEV-EDX). Com o auxílio da Difração de Raios-X (DRX) foi analisada a formação da matriz de MgB2 e sua alteração com as adições do Ni, a formação de novos compostos e a presença de contaminantes. Através do nosso estudo podemos observar que as nanopartículas de Ni causaram o aprisionamento dos vórtices de Abrikosov, gerando um aumento na densidade de corrente crítica do MgB2. Apesar de uma pequena fração de Ni ter sido dissolvido na estrutura cristalina do MgB2, a degradação da temperatura crítica causada não é relevante frente ao aumento de Jc / Abstract: Since the discovery of the phenomenon of superconductivity in magnesium diboride (MgB2) in the year 2001, the vortex dynamics in this material has been widely studied, because this phenomenon can cause the destruction of the superconducting state. This study intends to assess the impact on the pinning of vortex and the behavior of the critical current density (Jc) in samples of MgB2, mixed with nickel nanoparticles in many proportions. Samples were prepared at the National Physical Laboratory (India). The Mg and B powders were mixed in stoichiometric proportion and maintained in an atmosphere of argon (Ar) for 5h at 800 °C. Then, they were mixed with the Ni nanoparticles in fractions of 0.5%, 1%, 2%, 3% and 5% of the mass of the sample. After they were homogenized, pressed and sintered. The following measurements were performed in a PPMS (Physical Property Measurement System) of Quantum Design: a) magnetic moment as a function of temperature, for determining the critical temperature Tc of the samples, and b) DC magnetic moment as a function of applied magnetic field, to determine the magnetic hysteresis loop of the samples. Using the Bean Model the critical current (Jc) was determined. Through techniques of image mapping there were analyzed: a) the magnetic domains present in the sample, through the techniques of Atomic Force Microscopy, and Magnetic Force (AFM / MFM), and b) the average grain size and uniformity by the technique of Scanning Electron Microscopy with the detection of dispersive X-ray energies (SEM-EDX). With the aid of X-Rays Diffraction (DRX) there has been examined the formation of the matrix MgB2 and the effects of Ni additions, the formation of new compounds and the presence of contaminants. Through our study we could observe that the Ni nanoparticles of lead to the pinning of Abrikosov vortices, generating an increase in the critical current density of the MgB2. Despite a small fraction of Ni that was dissolved in the crystal structure of MgB2, the degradation of the critical temperature is not relevant in face of the Jc increase / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelecith / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baring_LuisAugustoGomes_M.pdf: 14567195 bytes, checksum: 7a1e5edce6c8f77169b6643a7a7f0e21 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: No presente trabalho, estudamos as propriedades físicas de amostras de bismuto, material que, quando na forma romboédrica, não é supercondutor, mas que pode apresentar supercondutividade quando na forma de filmes ou quando se apresenta em outra estrutura (cúbica, por exemplo), obtida sob pressão, ou, ainda, em sua forma amorfa. Observamos supercondutividade em um pó virgem de bismuto e em amostras preparadas a partir desse pó, mediante tratamento térmico. Dada a pequena fração volumétrica a que corresponde a fase supercondutora acreditamos que a supercondutividade ocorra em uma fração das amostras possivelmente relacionada à sua superfície. Mais interessante é que a supercondutividade é fortemente dependente das condições de tratamento térmico (as amostras preparadas a partir do pó de bismuto virgem podem apresentar supercondutividade ou não). Também realizamos medidas de magnetotransporte em uma amostra monocristalina de bismuto, confirmando certas observações já a feitas anteriormente, como a ocorrência de uma transição metal-isolante induzida por campo magnético / Abstract: In this work we study the physical properties of bismuth samples. Crystalline bulk bismuth, in the rhombohedral phase, is not superconducting, but, in the cubic phase, for example (obtained under pressure), in films and in the amorphous phase, may present superconducting transition. We observed superconductivity in a bismuth virgin powder and in samples prepared upon annealing this powder. Due to the small volumetric superconducting fraction we suspect that the superconductivity is related to the sample's surface. Moreover, the superconducting properties are strongly dependent upon the annealing conditions (these samples may be either superconducting or not). We also performed magnetotransport measurements in a single-crystalline bismuth sample and observed a characteristic feature of this material, namely, metal-insulator transition driven by applied magnetic field / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Este trabalho visa dar uma importante contribuição à pesquisa de novos materiais, através da determinação de condições otimizadas para obtenção pela técnica LHPG de fibras monocristalinas de compostos óxidos. Com esse objetivo fibras foram obtidas com êxito para compostos que podem ser utilizados como meios ativos para lasers de estado sólido (CaNb2O6 e GdTaO4), em aplicações de óptica de raios X (cristais gradientes dos sistemas GdTaO4-ErTaO4 e GdTaO4-YbTaO4) e também compostos que apresentam supercondutividade (EuNbO3, Yb2NbO5, Sm2NbO5 e Er2NbO5). A preparação dos pedestais se mostrou uma etapa muito importante na preparação das várias fibras. A caracterização estrutural por técnicas de difração de raios X mostrou que fibras monocristalinas de CaNb2O6 e GdTaO4 podem ser obtidas rapidamente e com alta qualidade cristalina sendo altamente adequadas para aplicações em óptica. Adicionalmente resultados de medidas espectroscópicas mostraram que as fibras CaNb2O6 dopadas com Nd+3 são boas candidatas para desenvolvimento de micro-lasers. Monocristais com gradiente controlado de parâmetro de rede foram obtidos pela primeira vez para os sistemas GdTaO4- ErTaO4 e GdTaO4-YbTaO4. A estratégia aplicada aqui possibilitou a obtenção de um gradiente composicional e de parâmetros de rede com ótima linearidade. Para o sistema GdTaO4- ErTaO4 foi obtido um gradiente de espaçamento de rede de 1,24%/cm para a reflexão (4 -4 4). Para os cristais GdTaO4- ErTaO4 um gradiente de 2,9%/cm para a reflexão (6 -4 0) foi obtido, sendo este o maior valor já observado em cristais gradientes. Através de uma inovação, utilizando Nb metálico em pó na preparação dos pedestais, fibras do composto EuNbO3 foram obtidas pela primeira vez, ao nosso conhecimento, através de uma técnica utilizando fusão. A aplicação desta mesma inovação buscando a obtenção de fases com esta mesma estrutura para outras terras raras, proporcionou a descoberta de três fases inéditas, Yb2NbO5, Sm2NbO5 e Er2NbO5. A estrutura destas novas fases foi determinada e através de caracterizações magnéticas e elétricas iniciais observou-se que estas apresentam supercondutividade com temperaturas de transição, Tc, iguais a 12,5K, 6,5K e 14,9K respectivamente para Yb2NbO5, Sm2NbO5 e Er2NbO5 / This work aims to give an important contribution to the research of new materials, by determining optimized conditions for obtaining of single crystal fibers of oxide compounds by LHPG technique. With this objective fibers were successfully obtained for compounds which can be used as solid state lasers (CaNb2O6 e GdTaO4), for X-ray optics applications (gradient crystals of GdTaO4-ErTaO4 e GdTaO4-YbTaO4 systems) and also as superconducting compounds. The preparation of the pedestals was a very important stage in the obtaining of the various fibers, with influence in growth experiments and quality of the fibers. The structural characterization by X-ray diffraction techniques showed that CaNb2O6 and GdTaO4 single crystal fibers presenting high crystalline quality can be quickly obtained. These fibers can be highly suitable for optics applications. In addiction the results of spectroscopic measurements showed Nd+3 doped CaNb2O6 fibers are good candidates for development of micro-lasers. Single crystals with controlled lattice parameter gradient were obtained for the first time for GdTaO4- ErTaO4 e GdTaO4-YbTaO4 systems. The applied approach in here enabled to obtain a compositional and lattice parameters gradient presenting optimized linear behavior. For the GdTaO4- ErTaO4 system a lattice spacing gradient of 1.24%/cm for (4 -4 4) reflection was obtained. For GdTaO4-YbTaO4 crystals a gradient of 2.9%/cm was observed. This is the largest value of lattice spacing gradient up to this moment. By an innovation, using metallic Nb in the form of powder in preparing the pedestals, fibers of the EuNbO3 compound were obtained, being the first report by a fusion technique. The application of this innovation to obtain phases with this structure for others rare earth enabled the discovery of three new phases, namely Yb2NbO5, Sm2NbO5 and Er2NbO5. The structure of these new phases was determined and by magnetic and electric characterizations it was observed that the phases are superconductor materials with transition temperatures, Tc, equals to 12,5K, 6,5K and 14,9K respectively for Yb2NbO5, Sm2NbO5 and Er2NbO5. compounds

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-11T19:06:37Z No. of bitstreams: 1 2014 - Felipe Lins de Brito Costa.pdf: 10547073 bytes, checksum: 0db71097b060ba2ce1101269627ea620 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T19:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014 - Felipe Lins de Brito Costa.pdf: 10547073 bytes, checksum: 0db71097b060ba2ce1101269627ea620 (MD5) Previous issue date: 2014-10-13 / Companhia Energ?tica de Minas Gerais / In recent years a signi?cant number of devices have been produced based on computatio-nal simulations by providing information necessary for their physical construction. Many of these simulations use the so-called Finite Element Method (FEM), whose basic idea is to divide the problem domain into sub-regions, where it is possible to describe a con-tinuous medium from its discretization into elements with the same properties of whom originated. In the speci?c case of problems involving electromagnetic concepts, the FEM appears to be quite e?cient, mainly due to the complexity of determining an analytic solution in some situations or even when it is impossible to determine it. Within the electromagnetic phenomena, the numerical analysis based on the FEM has been shown in recent years as a powerful tool for studying the behavior characteristics of the conductors and superconductors, when traversed by a current. Therefore, in this work we use the tools of computer modeling and simulation, with the aim of understanding the electro-magnetic characteristics of the superconductor YBCO and its power dissipation (AC loss) when traversed by an alternating current. To study the behavior of the electrical properties of materials, a simulation was perfor-med using the FEM based on the electromagnetic characteristics involved in the problem. Due to its complexity, we chose to solve the problem using the Comsol Multiphysics 4.3a c?commercial package. Our study was conducted in the following set of steps: (1) At the ?rst step, we conducted the implementation of a 2D rectangular structure; (2) The next step was to make a choice of di?erent sizes and types of mesh to be used in the simula-tion of YBCO superconducting material; (3) The next phase was the implementation of equations that take into consideration the material parameters, such as temperature and applied magnetic ?eld; (4) Finally the AC?s Losses in the material as a function of the applied current was performed. We?ve noted that the non-linearity of the equations that describe the problem in?uence the convergence of the solution, so the best cost-bene?t ratio was obstaired with ?rst order quadrilateral elements with ?rst order. The electrical and magnetic e?ects encountered in simulation correspond to the theoretical model and the AC?s losses are within the expected value in the literature, thus the proposed virtual model can be used as a guiding tool using an actual prototype of the type II superconductor. / Nos ?ltimos anos um n?mero expressivo de equipamentos tem sido produzido com base em simula??es computacionais, fornecendo informa??es necess?rias para sua constru??o f?sica. Muitas dessas simula??es usam o chamado M?todo dos Elementos Finitos (MEF), que tem como ideia b?sica dividir o dom?nio do problema em sub-regi?es, onde ? poss?vel descrever um meio cont?nuo a partir da sua discretiza??o em elementos com as mesmas propriedades de quem os originou. No caso espec??co de problemas que envolvem conceitos eletromagn?ticos, o MEF mostra-se bastante e?ciente, principalmente em fun??o da complexidade de se determinar uma solu??o anal?tica em algumas situa??es ou mesmo quando ela e? imposs?vel de ser determinada. Dentro dos fen?menos eletromagn?ticos, a an?lise num?rica baseada no MEF tem se mostrado, nos ?ltimos anos, uma poderosa ferramenta para estudar o comportamento das caracter?sticas dos materiais condutores e supercondutores, quando percorrido por uma corrente. Sendo assim, nesse do trabalho utilizamos as ferramentas de modelagem e simula??o computacional, com o objetivo de compreender as caracter?sticas eletromagn?ticas do supercondutor YBCO e sua dissipa??o de energia (perda AC), quando percorrido por uma corrente alternada. Para o estudo do comportamento das propriedades el?tricas dos materiais, foi realizada uma simula??o utilizando o MEF, com base nas caracter?sticas eletromagn?ticas envolvidas no problema. Devido a sua complexidade, optamos por resolver o problema usando o pacote comercial Comsol Multiphysics 4.3a (c). O nosso estudo foi realizado no seguinte conjunto de etapas: (1) Na primeira delas realizamos a implementa??o de uma estrutura retangular em 2D; (2) o passo seguinte foi realizar a escolha de diferentes dimens?es e tipos de malha a serem utilizados na simula??o do material supercondutor YBCO; (3) A fase seguinte ocorreu pela implementa??o de equa??es que levassem em considera??o mais par?metros do material, como temperatura e campo magn?tico aplicado; (4) ?nalmente foi realizada a an?lise da perda AC no material, em fun??o das correntes aplicadas. Observamos, como era de se esperar, que a n?o linearidade das equa??es que descrevem o problema in?uenciam na converg?ncia da solu??o, assim a melhor rela??o custo x benef?cio foi com elementos quadrangulares de primeira ordem. Os efeitos el?tricos e magn?ticos encontrados na simula??o correspondem ao modelo te?rico, e as perdas AC est?o dentro do valor esperado pela literatura, sendo assim, o modelo virtual elaborado pode ser utilizado como ferramenta norteadora de um prot?tipo real que utilize supercondutores do tipo II.