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.

SILVA, George Frederick Tavares da. Termoestatística do Movimento Superamortecido de Partículas Interagentes. 2013. 129 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T16:50:05Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_gftsilva.pdf: 4464784 bytes, checksum: c215b7122d3e38256ec6c8231ceb3bc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T16:59:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_gftsilva.pdf: 4464784 bytes, checksum: c215b7122d3e38256ec6c8231ceb3bc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T16:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_gftsilva.pdf: 4464784 bytes, checksum: c215b7122d3e38256ec6c8231ceb3bc9 (MD5) Previous issue date: 2013 / The Fokker-Planck equations of nonlinear - EFPNL are differential equations able to describe macroscopic physical and chemical systems that have some type of anomalous diffusion. Examples of applications of scientific and technological importance, we may cite the case of transport in porous media, the growth dynamics of surfaces, diffusion of polymerlike breakable micelles and the dynamics of interacting vortices in type II superconductors. For the latter, it is known that the vortex motion causes power dissipation, and the interaction between them can be represented by a modified Bessel function type. Therefore, in order to model vortices in superconductors, we study the overdamped motion of interacting particles in contact with a thermal reservoir at temperature T, using the same type of interaction for vortices. We show, by means of the nonlinear Fokker-Planck equations formalism, that there is an association of the system under study, in the temperature limit T = 0, with the generalized Tsallis statistics. To prove this direct relation, we use the well-known H theorem and its generalizations, which allows an unambiguous relationship between the generalized entropy function with EFPNL. We show that even for relatively high temperatures, the system should be better represented by the Boltzmann-Gibbs standard statistical, since the distribution function of particles in the steady state, has the form of a Gaussian. In addition to the analytical results for the distribution function, numerical results for overdamped motion of interacting particles were obtained by molecular dynamics with the addition of white noise (additive) thus confirming the theoretical results. / As equações não lineares de Fokker-Planck - EFPNL são equações diferenciais capazes de descrever macroscopicamente sistemas físicos e químicos que apresentam algum tipo de difusão anômala. Como exemplos de aplicações de importância científica e tecnológica, podemos citar o processo de transporte em meios porosos, a dinâmica de crescimento de superfícies, difusão de polímeros do tipo micelas quebráveis e dinâmica de vórtices em supercondutores do tipo II. Para este último, sabe-se que o movimento de vórtices causa dissipação de energia, e a interação entre eles pode ser representada por uma função do tipo Bessel modificada. Portanto, no sentido de modelar vórtices em supercondutores, estudamos o movimento de partículas interagentes em regime de superamortecimento e em contato com um reservatório térmico a temperatura T, utilizando esse mesmo tipo de interação para vórtices. Mostramos então, por meio do formalismo das equações não lineares de Fokker-Planck, que há uma associação do sistema em estudo, no limite de temperatura T=0, com a estatística generalizada de Tsallis. Para comprovar essa relação direta utilizamos o conhecido teorema H e suas generalizações, o qual permite uma relação entre o funcional entrópico generalizado com uma família de EFPNL. Mostramos ainda que para temperaturas relativamente altas, o sistema deve ser melhor representado pela estatística padrão de Boltzmann-Gibbs, pois a função distribuição de partículas, no estado estacionário, tem a forma de uma gaussiana. Além dos resultados analíticos para a função distribuição, resultados numéricos foram obtidos para o movimento superamortecido de partículas interagentes por meio de Dinâmica Molecular com a inclusão de um ruído branco (aditivo), confirmando assim os resultados teóricos.

Esta Tese consiste num estudo experimental de propriedades de transporte elétrico em amostras do sistema BaFe2−xTMxAs2 (Ba122), onde TM representa um metal de transição. Os elementos que foram utilizados como substituintes foram TM = Mn, Co, Cu e Ni. Estes compostos, genericamente denominados de ferro-pnictídeos, apresentam estado fundamental com ordenamento antiferromagnético do tipo onda de densidade de spin, ou supercondutor, ou ainda um estado de coexistência entre estes dois. Neste trabalho, as propriedades de maior interesse são a resistividade elétrica, a magnetorresistência e o efeito Hall. Aqui, essas propriedades são cuidadosamente estudadas com o objetivo de contribuir para o entendimento dos principais mecanismos de espalhamento eletrônico, na presença de campo magnético externo, nos compostos da família Ba122. Para isso, medidas sistemáticas das componentes longitudinal e transversal da resistividade elétrica em função da temperatura e do campo magnético foram realizadas em todas as amostras. A influência das substituições químicas e a desordem estrutural no transporte de carga também é investigada. Na análise dos resultados, ênfase é dada aos efeitos relacionados ao ordenamento magnético. A interpretação dos resultados experimentais obtidos toma por base efeitos de condução por duas bandas eletrônicas, uma do tipo elétron e outra do tipo lacuna, e contribuições devidas ao espalhamento dos portadores de carga por excitações de origem magnética. Mostra-se que tais termos são importantes para o entendimento do comportamento da magnetorresistência e do coeficiente de Hall com a temperatura e com o campo magnético na fase magneticamente ordenada dos sistemas estudados. / This Thesis reports on electric transport measurements in several single-crystal samples of the BaFe2−xTMxAs2 (Ba122) system, where TM is a transition metal. The elements used in substitution to the Fe atoms are TM = Mn, Co, Cu and Ni. When TM = Co or Ni, samples with different concentrations of the substituting element are investigated. Electrical resistivity, magnetoresistance and Hall effect experiments were carried out between 2 and 300 K, under magnetic field varying between 0 and 9 T. These properties are studied to shed light on the electronic scattering mechanisms relevant to these compounds. We are also interested in the role of the chemical substitutions and the effects of structural disorder in these properties. One important result of this Thesis is that the magnetoresistance is very small in the paramagnetic phase of the studied materiais, whereas its magnitude increases substantially in the magnetically ordered phase. Consistently, the Hall coefficient is also small in the paramagnetic state, and its magnitude becomes appreciable and strongly temperature dependent in the magnetically ordered phase. We observe that, for the same values of field and temperature, the magnetoresistance is higher in samples with higher magnetic transition temperatures. On the other hand, samples where a large fraction of the Fe atoms were substituted show a smaller magnetoresistance. This result is independent of the valence of the substituting atom and can also be observed in pure samples which show some structural disorder in the conducting layers. Results for a sample where 75 % of the Fe atoms are substituted by Cu atoms, which does not undergo a magnetic transition, show that, the magnetoresistance and the Hall coefficient remain small in the whole temperature interval investigated. This fact indicates that the characteristic behavior of these two properties in low temperatures is intrinsically related to the magnetic ordering. In order to explain the magnetoresistance and the Hall effect in the paramagnetic as well as in the magnetically ordered phase of the iron-pnictides of the Ba122 family, we suggest that, not only the multiple band character of the electronic structure is important, but contributions related to scattering by magnetic excitations should be properly considered. These contributions are in fact, the responsible for the overall behavior of the magnetoresistance and Hall effect inside the magnetically ordered phase of these compounds. In this aspect, the proposed interpretation for the magneto-transport properties of the Ba122 iron-pnictides contrasts with the description most commonly found in the literature, where effects coming from the Fermi surface morphology are supposed to play the dominant role.

Orientador: Prof. Dr. Fernando Luis Semião Da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Nessa tese, foram utilizadas ferramentas da Informação Quântica para estudar a dinâmica e efeitos de memória induzidos de maneira controlada em um qubit supercondutor. Propomos dois sistemas ou arquiteturas em Eletrodinâmica Quântica de Circuitos para realizar tal tipo de controle. A característica comum as duas arquiteturas é a presença de modos, ou linhas de transmissão, acopladas. Porém, em cada caso, o acoplamento se dá por mecanismos e formas diferentes. Um dos objetivos da tese foi justamente mostrar em que regimes as previsões físicas de cada modelo começam a divergir. Nesses estudos, analisamos a chamada não-Markovianidade em sistemas quânticos abertos, característica relacionada a memória ou tempo de correlação finito nas variáveis do ambiente. Também nos interessou o estudo de correlações quânticas como emaranhamento, e seu uso em aplicações como o teletransporte quântico. Nossos resultados encontram aplicações no controle coerente de sistemas quânticos abertos e, principalmente, constituem a primeira proposta na literatura para a indução, controle e medida de não-Markovianidade em qubits supercondutores. / In this thesis, tools from Quantum Optics were used to study the dynamics and memory effects controllably induced on a superconducting qubit. We proposed two different systems or architectures in the context of circuit quantum electrodynamics to achieve that level of control. The common feature shared by both architectures is the presence of modes or transmission lines that are coupled together. However, in each case the coupling is given by different mechanisms and forms. One of the main objectives of the thesis was precisely to show the regimes in which the physical predictions employing each model start to diverge. In these studies, we analysed the so called Non-Markovianity in open quantum systems, a feature related to memory or finite correlation time in the environmental variables. In addition, we were interested in the study of quantum correlations such as entanglement, and its use for quantum teleportation. Our results find applications in the problem of coherent control of open quantum systems, and most importantly, they constitute the first proposal in the literature for the induction, control and measurement of Non-Markovianity in superconducting qubits.

Orientadora: Profa. Dra. Marcia Tsuyama Escote / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho descreve o processo de sintese dos compostos YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â (x = 0; 0,01; 0,02 e 0,04) com diferentes microestruturas. As amostras foram preparadas na forma de fios micrometricos e pos a partir do metodo de precursores polimericos e pelo metodo de eletrofiacao, respectivamente. No caso das amostras eletrofiadas, varios fatores foram avaliados como o solvente, o polimero, a viscosidade, tensao aplicada entre a agulha e a distancia anteparo e agulha. As melhores condicoes utilizadas para produzir os fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â foi a que utilizou como solvente uma solucao contendo acido propionico-metanol-acido acetico e o polimero PVP, que auxilia no processo de eletrofiacao. Apos a etapa de sintese, as condicoes de tratamento termico foram estimadas a partir de medidas de analise termogravimetrica e analise termica diferencial. A partir destes resultados as amostras na forma de fios e pos foram tratadas termicamente entre temperaturas variando de 350 a 925 ¿C em atmosfera de oxigenio. As propriedades fisicas das amostras foram caracterizadas por meio de microscopia eletronica de varredura (MEV), de difracao de raios X (DRX), medidas de magnetizacao e transporte eletrico. O estudo de formacao da fase cristalina YBCO tambem foi analisado por meio de DRX, que verificou os resultados previos da analise termica e indicou que as melhores caracteristicas cristalograficas foram alcancadas quando as amostras foram tratadas termicamente a temperaturas > 900 ¿C/O2. Analise dos dados de DRX indicaram que todas as amostras cristalizam em uma estrutura ortorrombica (grupo espacial Pmmm), no entanto a maioria das amostras apresentaram picos pertencentes a fases adicionais identificadas como o BaCuO2 e CuO. Apesar disto, todas foram analisadas pelo metodo de Rietveld, os dados estruturais obtidos revelaram valores de parametros de rede proximos aqueles listados na literatura. Os parameros a, b e c das amostras de fios, apresentaram valores ligeiramente menores dos aqueles obtidos para os pos, tambem notou-se uma clara reducao do volume da cela unitaria, o que acredita-se estar relacionado ao metodo de sintese. Os parametros de rede c apresentam valores proximos daqueles esperados para a estequiometria YBa2Cu3O7. As amostras na forma de fios tambem apresentaram uma menor proporcao de fase adicional. As caracteristicas microestruturais verificadas por meio de imagens de MEV revelou que as amostras produzidas a partir de fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7 perderam a forma de fio quando tratadas termicamente, apenas a amostra com x = 0 mantem a forma de fio. Estas apenas mantem a forma se tratadas termicamente a tempos e temperaturas menores, mas nestas condicoes perdem suas caracteristicas supercondutoras. Por isso, as amostras submetidas a tratamentos termicos em temperaturas 925¿C/O2 foram caracterizadas por meio de medidas de magnetizacao e transporte eletrico. As caracterizacoes magneticas revelaram que as amostras preparadas a partir dos pos e fios apresentaram a transicao supercondutora em Tc ~ 90-92 K, sendo que a substituicao de Cu por de Ni promoveu a diminuicao de Tc. E importante observar que nos pos esta variacao foi de 92 para 88 K para amostras com x variando de 0 a 0,04, enquanto que para as amostras eletrofiadas esta variacao foi de 92 para 90,2 K. Nas medidas de transporte eletrico verificou-se que a substituicao Cu por Ni nao promoveu variacoes significativas de Tc que foi da ordem de 86-88 K tanto para as amostras obtidas de pos quanto de fio. De forma geral, este trabalho produziu pos e fios de YBCO com qualidade similar a descrita na literatura, a eletrofiacao tambem permitiu a fabricacao de amostras de YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0,01; 0,02 e 0,04) com caracteristicas estruturais e supercondutoras ligeiramente diferentes daquelas obtidas por meio de sintese convencional de po. / This work describes the synthesis process of YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä (x = 0, 0.01, 0.02 and 0.04) compounds with different microstructure. Micrometric wires and powder samples were prepared through electrospinning and polymeric precursor method, respectively. In the case of electrospinning samples several factors were evaluated like the solvent, polymer, viscosity, electrode-needle applied voltage and the work distance. The best conditions to obtain YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä wires were the solution with propionic acid- methanol-acetic acid solvents, and with PVP polymer, which usually helps the electrospinning process. After the synthesis, the heat treatment conditions were estimated through thermogravimetric analysis and differential thermal analysis. With these results, two baths of wires and powders samples were heat-treated in temperatures varying from 350 to 925 °C in oxygen atmosphere. All samples physical properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), magnetic and electrical transport properties. The YBCO crystalline phase formation was also analyzed through XRD, it showed a similar results than those from thermal analysis. These results showed that better crystallographic characteristics were reached when the samples were heat treated in temperatures > 900 °C/O2. XRD analysis indicated that all samples crystallized in orthorhombic structure (Pmmm space group symmetry), though most of them presents peaks of addition phases identified as BaCuO2 and CuO. Even though all samples were analyzed through the Rietveld method, such structural data revealed lattice parameters values close to those reported in literature. It should be noticed that a, b and c values of the wire samples were slight smaller than those obtained to the powder samples, also there is a clear reduction of the unit cell volume, which we believe is related to the synthesis method. The c lattice parameters present values close to those expected to the YBa2Cu3O7 stoichiometry. The wire samples also present a small amount of additional phases. Microstructural characteristics were verified through SEM images, which revealed that the YBa2(Cu1-xNix)3O7 wire samples lost the wire shape after the heat treatment, only the YBCO samples maintain the wire shape. Samples only maintain this shape when they were heat treated at smaller times and lower temperature, but in this case they lost their superconductor characteristic. So, only samples obtained through heat treatments at 925°C/O2 were characterized by magnetization and electric transport. Magnetic measurements of samples prepared from powder and wires revealed a superconductor transition temperature in Tc ~90-92K, whereas the Cu for Ni substitution promoted a decrease of Tc. It is important to notice that Tc values vary from 92 to 88 K for the powers samples with x varying from 0 to 0.04, though for electrospinning samples this variation is from 92 to 90.2 K. In electrical transport measurements it was verified that such Cu to Ni substitution do not promote significant variations in the Tc, which was of the order of 86-88 K for both samples produced by powder and wires. As a general remark, this work produced powders and wires of YBCO with similar quality than those described in literature. Also, the electrospinning allowed the preparation of YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0.01; 0.02 e 0.04) samples with structural and superconductors characteristic slightly different from those obtained through powder conventional synthesis.

O presente trabalho consiste de um estudo experimental da expansão térmica, do calor específico e da magnetização de uma amostra policristalina do supercondutor MgB2. As investigações foram conduzidas com uma amostra preparada sob alta pressão. Os resultados de expansão térmica mostraram uma contribuição negativa ao coeficiente de expansão térmica linear abaixo da temperatura crítica. As medidas de calor específico revelaram a presença de duas anomalias em temperaturas características, as quais indicam a presença de dois gaps de energia neste composto. A associação dos resultados das medidas de expansão térmica e calor específico permitiu a determinação da função Grüneisen e sua variação com a temperatura. Nesta mesma amostra, foi feito o estudo da magnetização, medida segundo as prescrições ZFC e FC num intervalo de campos magnéticos entre 0.05 e 30 kOe. Os resultados destas medidas revelaram a ocorrência de uma linha de irreversibilidade magnética. Num diagrama H-T esta linha separa uma região de altas temperaturas com comportamento magnético reversível de uma região de baixas temperaturas com comportamento irreversível. A dependência com a temperatura do campo crítico superior, Hc2(T), mostrou uma curvatura positiva nas proximidades de Tc, indicando a ocorrência de pronunciados efeitos de flutuações termodinâmicas. / This work presents an experimental study of the thermal expansion, specific heat and magnetization of a polycrystalline sample of the superconductor MgB2. The sample was sintered under high pressure. The thermal expansion is negative below the critical temperature. The specific heat shows two anomalies originated by the opening of two energy gaps in this compound. Combining the thermal expansion and specific heat results, the temperature dependent Grüneisen function was determined. In the same sample, the magnetization was measured according to the ZFC and FC prescriptions in magnetic fields ranging between 0.05 and 30 kOe. From these measurements the magnetic irreversibility line was extracted. In a H-T diagram this line separates a high temperature region with reversible magnetic behavior from a low temperature domain where irreversible effects due to pinning are observed. The temperature dependence of the second critical field, Hc2(T), shows a positive curvature near Tc, indicating the occurrence of strong effects due to thermal fluctuations.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09-15Bitstream added on 2014-06-13T20:26:57Z : No. of bitstreams: 1 peruzzi_ro_me_ilha_prot.pdf: 4445456 bytes, checksum: 0e311bb9932e4122acd64b8b3ac049c8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Devido a grande preocupação em se desenvolver novos materiais e técnicas para suprir a necessidade por novos recursos e atender com maior comodidade e eficiência a população mundial, estão surgindo novas áreas de pesquisas que visam suprir esta deficiência, seja criando novas tecnologias, ou mesmo aprimorando as técnicas existentes a fim de se obter um melhor aproveitamento dos recursos já existentes. Assim, estamos nos interessando por um ramo da ciência pouco conhecido, mas com um potencial muito elevado a ser descoberto, estamos falando dos materiais supercondutores, que pouco se sabe a respeito deles, porém muito já se faz com os mesmos. Desta maneira estamos apostando numa área mista, onde não usaremos os materiais supercondutores como sendo meramente condutores de energia e sim como dispositivos eletrônicos. Então, começamos o nosso trabalho, desenvolvendo materiais supercondutores na forma de filmes finos que é a base para o desenvolvimento desses dispositivos. Sendo assim escolhemos o sistema BSCCO, que tem como base os seguintes elementos, Bismuto, Estrôncio, Cálcio, Cobre e Oxigênio e que pode apresentar uma temperatura de transição da fase condutora para a fase supercondutora na faixa de 35 - 110K. Deste modo, nos propomos a estudar este tipo de material e desenvolver filmes finos, capazes de serem usados como... / Due to great concern in developing new materials and techniques to supply the need for new resources and to assist with larger comfort and efficiency the world population, new areas of researches that seek to supply this deficiency are appearing, by creating new technologies, or even improving the existent techniques in order to obtain a better use of the resources already existent. Like this, we are being interested in a branch of the little known science, but with a very high potential to be discovered, we are talking about the superconductor materials, that little it is known regarding them. However it is much already done with the same ones. In this way we are betting in a mixed area, where we won't use the superconducting materials as being merely drivers of energy but like electronic devices. Then, we began our work, developing superconductor materials in the form of thin films that is the base for the development of those devices. The system BSCCO was chose because it has composed by the following elements, Bismuth, Strontium, Calcium, Copper and Oxygen and that it may present a transition temperature of the conductive phase for the superconductive phase in the range of 35 - 110K. This way, we have studied this material type and to develop thin films, capable of be used as base for electronic devices. In our work we ...(Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2132.pdf: 2908324 bytes, checksum: 5ffa9cb169722a59dcbe3b18f8f495cc (MD5) Previous issue date: 2008-12-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / Although a vortex state, in type II superconductors, has been anticipated more than 50 years ago, a great deal of theoretical and experimental efforts has still been done in an attempt to investigate how the dynamics of these structures depends on external excitations and on the inherent properties of the underlying superconducting material, such as inhomogeneities (Static Disorder). In this work, we studied, in granular ���� samples and polycrystalline ����1−����2, the effects of different types and quantities of static disorder on the dynamic behaviour of the vortices. The analysis of such effects, using an extremely sensitive experimental technique, the Third Harmonic of the AC Susceptibility, was the main motivation for this research. Conducting a systematic investigation of the third harmonic, we have established reliable and reproducible experimental procedures to determine changes between different regimes of Vortex Matter (VM). In particular, we distinguished a regime of linear response and, other, of non-linear response, which were identified as representative of disordered and ordered phases of VM, respectively. As a consequence, a new frontier, delimitating these phases, was incorporated to the magnetic diagrams of the studied systems, denominated as Order Disorder Threshold (OD). We also analyzed the evolution of that OD threshold with the addition of inhomogeneities, as well as the format of the contour. With regard to form, two distinct behaviours were revealed and, consequently, interpreted as resulting from a competition between different types of disorder static and dynamic present in the materials. The most intriguing result reported, concerns to the anticipation, in the high temperature/low field region, of the OD limit, which we associated to a Thermally Induced Depinning Transition. In addition, we compared the OD lines with the Irreversibility Line (LI), obtained through magnetization measurements for some of the analyzed samples, pointing out the differences and similarities between them. Measurements of electrical transport and magnetic relaxation were also performed. The results derived from them contributed significantly to the study accomplished, leading to a broader view of the dynamic behaviour of vortices in the vicinity of this newly determined OD threshold. / Apesar da previsão de um estado de vórtices, em supercondutores do tipo II, ter sido noticiada há mais de 50 anos, um grande esforço teórico e experimental ainda tem sido feito na tentativa de investigar como a dinâmica destas estruturas depende das excitações externas a que estão submetidas e das propriedades inerentes ao material supercondutor, tal como as inomogeneidades (Desordem Estática). Neste trabalho, estudamos, em amostras granulares de ���� e policristalinas de ����1−����2, os efeitos de diferentes tipos e quantidades de desordem estática no comportamento dinâmico dos vórtices. A análise de tais efeitos, empregando uma técnica experimental extremamente sensível, a do Terceiro Harmônico da Suscetibilidade AC, foi a principal motivação desta pesquisa. Realizando uma investigação sistemática do terceiro harmônico, estabelecemos procedimentos experimentais confiáveis e reprodutíveis para a determinação de mudanças entre diferentes regimes da Matéria de Vórtices (MV). Em particular, distinguimos um regime de resposta magnética linear e, outro, de resposta não linear, os quais foram identificados como representativos de fases desordenada e ordenada da MV, respectivamente. Como conseqüência, uma nova fronteira, delimitando tais fases, foi incorporada aos diagramas magnéticos dos sistemas estudados, denominada de Limiar Ordem Desordem (OD). Analisamos também a evolução desse limiar OD com o acréscimo de inomogeneidades, bem como o formato do contorno. Quanto à forma, dois comportamentos distintos foram revelados e, por conseguinte, interpretados como decorrentes de uma competição entre diferentes tipos de desordem estática e dinâmica presentes nos materiais. O resultado mais intrigante reportado, diz respeito à antecipação, na região de altas temperaturas/baixos campos, do limite OD, que associamos a uma Transição de Depinning Induzida Termicamente. Complementarmente, comparamos as linhas OD com a Linha de Irreversibilidade (LI), obtida através de medidas de magnetização para algumas das amostras analisadas, apontando as diferenças e similaridades entre ambas. Medidas de transporte elétrico e de relaxação magnética também foram realizadas. Os resultados delas derivados contribuíram significativamente para o estudo ora realizado, oferecendo-nos uma visão mais ampla do comportamento dinâmico dos vórtices nas vizinhanças deste novo limiar OD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2532.pdf: 6065949 bytes, checksum: 0c7feae1a4c6e3858c71bcad7e82b6d4 (MD5) Previous issue date: 2009-08-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / This thesis results from a systematic study of the interactions between penetrated vortices and pinning centers carried out on structured superconductors films of YBCO, Nb and Pb. A regular array of pinning centers (antidots, ADs) was inserted in those samples by mechanical indentations (in YBCO and Nb films), and by a lithographic processes (Pb). The structure of the YBCO film counts with 1680 ADs, each with an effective diameter of 2 μm, distributed in a square array of 50 μm size. The Nb film has 900 ADs, with an effective diameter of 1 μm, forming a square array of 10 μm size. The Pb film has more than 3.7 millions of square ADs, with 0.8 μm of lateral dimensions, and the formed array has size of 1.5 μm. Those systems were studied by DC and AC magnetometry. As the Commensurability Field (Matching Field, MF) associated with their structures, is very small, it was not possible to study the commensurability effects in YBCO and Nb films. However, the Pb film has a structure which MF is 9.1 Oe, so that, jumps in its magnetic response could be observed each time that the applied field reached an integer multiple of that field. The YBCO film was studied in very small DC fields, i.e., only in the presence of the Earth magnetic field. We verified that, as the vortices penetrate the sample, they arrange themselves into the ADs in such a way that the sample behave as a collection of small superconductors arranged side by side. This study was not carried out on the other samples because the preparation of this experiment is very difficult and needs special experimental conditions which are rarely available in our laboratory. Particularly, for the Pb film, we could not have enough time to prepare the experiment due to its rapid degradation. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. / Esta tese é o resultado de um estudo sistemático da interação entre vórtices penetrados e centros de aprisionamento presentes em sistemas supercondutores estruturados. Para isso utilizamos três filmes supercondutores, um de YBCO, um de Nb e um de Pb, onde redes quadradas de perfurações (que denominaremos por ADs, antidots, em inglês) foram inseridas. Nos dois primeiros, foram feitas indentações mecânicas, enquanto que para o Pb foram utilizados processos litográficos. No filme de YBCO a célula unitária da rede apresenta 50 μm de lado e os ADs têm um diâmetro efetivo de 2 μm, contando com um total de 1680 ADs. O filme de Nb apresenta 900 ADs de 1 μm de diâmetro efetivo, arranjados em uma rede de 10 μm de lado. Já o filme de Pb conta com mais de 3.7 milhões de ADs de formato quadrado, com 0.8 μm de lado e, a rede formada, tem célula unitária de 1.5 μm. Estudamos esses sistemas por técnicas de magnetometria DC e AC. Por possuírem um baixo valor do Campo de Comensurabilidade (Matching Field, MF) associado às suas redes, não foi possível estudar os efeitos de coincidência para os filmes de YBCO e Nb. Contudo, o filme de Pb possui uma estrutura cujo MF é de 9.1 Oe e, dessa forma, foi possível observar saltos na sua resposta magnética cada vez que o campo aplicado atingia um múltiplo inteiro de tal campo. O filme de YBCO foi estudado na presença de baixíssimos campos DC, isto é, apenas na presença do campo da Terra. Verificamos que, ao penetrarem no material, os vórtices se arranjam pelos ADs de forma que o filme passa a se comportar como uma coleção de supercondutores menores dispostos lado a lado. Esse estudo não foi realizado nas outras amostras por ser extremamente trabalhoso, além de necessitar de condições experimentais raramente disponíveis em nosso laboratório. Particularmente para o filme de Pb, não tivemos tempo hábil para a preparação de tal experimento, devido à sua rápida degração. O filme de Pb foi estudado quanto à sua termorremanência para diversos campos de resfriamento da amostra. Tal estudo revelou que a reposta remanente desse sistema é crescente com o campo porém, apresenta um valor de saturação para campos acima do MF da sua rede. Isto é devido à proximidade entre seus ADs, que dificulta o aprisionamento de vórtices na região intersticial. A remanência cresce de forma pronunciada até o campo aplicado alcançar o primeiro MF, quando o fluxo remanente no material conta com um quantum por AD. Para campos maiores, a taxa de crescimento da remanência tem uma mudança súbita e aproxima-se de zero. Em medidas de χAC em função da amplitude do campo de excitação, todas as amostras revelaram que, no início da penetração, os vórtices são barrados pela primeira fronte de ADs. Somente após alcançarem determinada quantidade é que conseguem vencer essa primeira barreira e se aprofundam no material, indo de encontro à segunda fronte. Em outras palavras, em temperaturas e densidades de vórtices suficientemente baixas (ou, equivalentemente, baixos campos AC), a penetração se dá camada por camada , i.e., as frontes de ADs agem como barreiras de contenção à entrada de vórtices, sendo superadas uma a uma.

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.