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.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_RafaelCassiolatode_M.pdf: 4732668 bytes, checksum: 0819e8d6aca546a3c44b407acd86b0a9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O crescimento da demanda de energia elétrica nos centros urbanos e industriais tem levado à necessidade de expansão dos sistemas de energia elétrica o que tem causado aumento nos níveis de curto-circuito, atingindo o limite da capacidade dos sistemas de proteção existentes exigindo sua substituição por outros de maior capacidade. Nessa situação nem sempre a recapacitação dos sistemas de proteção resolve o problema sendo necessário duplicar circuitos. Para postergar investimentos ou para funcionar na rede juntamente com o disjuntor ou ainda, para proteger os circuitos existentes quando conectados a geradores distribuídos, os limitadores de corrente instalados em série com os disjuntores atuais permitem limitar a corrente de falta, principalmente nos primeiros 100ms até a atuação do sistema de proteção. Dentre os diversos tipos de dispositivos limitadores de corrente elétrica existentes no mercado e também ainda em pesquisa atualmente, os construídos a partir de materiais supercondutores possuem a vantagem de proporcionar limitação de corrente elétrica praticamente instantânea causando mínima interferência no funcionamento normal dos sistemas de energia elétrica. Neste trabalho foram estudadas diversas configurações de limitadores de corrente elétrica utilizando fitas de materiais cerâmicos supercondutores de alta temperatura crítica (HTS), de modo especial os limitadores resistivos em forma de bobinas helicoidais enroladas com fita supercondutora BSCCO. Foi desenvolvida metodologia para o cálculo eletromagnético, projeto, construção e ensaio das bobinas supercondutoras do limitador de corrente, bem como se procurou caracterizar eletricamente a fita HTS sob influência de campo magnético externo com o objetivo de determinar as condições de corrente elétrica e de campo magnético sobre ela aplicado para a transição do estado supercondutor para o estado condutor normal do material ("quench"). Ao final do trabalho foram construídos e ensaiados dois protótipos limitadores de corrente elétrica supercondutores mostrando que, apesar da fita HTS de BSCCO ainda não possuir características adequadas para aplicação em limitadores de corrente, com a esperada evolução destes materiais já existe disponível a técnica para projetá-los e construí-los. / Abstract: The growth in demand of electric energy in urban and industrial centers has lead to the need of expansion of the electrical systems which has caused increase in short circuit levels, reaching the limit capacity of the existing protection systems requiring its replacement by others of greater capacity. In these situations the upgrade of protection systems does not always solve the problem being necessary the circuit's duplication. To postpone investments, to operate together in the electrical system with the circuit breakers or even to protect the existing circuits when connected to distributed generators, fault current limiters should be installed in series with the circuit breakers allowing to limit fault currents, specially in the first 100m until the protection system is triggered. Among the many different types of fault current limiter devices existing in the market and which are under development, the ones made of superconducting materials have the advantage of providing practically instantaneous fault current limitation causing minimum interference in the normal operation of the electrical systems. In this work many configurations of electric fault current limiters were studied using superconducting ceramic materials of high transition temperature (HTS), specially the resistive superconducting fault current limiters in form of helical coils with BSCCO superconducting tapes. The methodology for the electromagnetic calculation, project, construction and tests of the superconducting coils of the fault current limiter was carried out along with the HTS tape characterization under external magnetic field influence in order to determine the conditions of electric current and magnetic field for the transition from superconducting state to normal conducting state (quench). At the end of this work two fault current limiters were built and tested showing that, although BSCCO HTS tapes yet do not have good characteristics for fault current limiters application, when these materials which tend to be developed reach applicability level, the technique to design and built them is already available. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

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

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliasJunior_Antonio_M.pdf: 3083167 bytes, checksum: f6bea29b3a45a17156c136bda7644b30 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam com um transformador e com material supercondutor de alta temperatura crítica (HTS) em forma de fita. Neste caso utilizou-se a fita supercondutora do composto de YBCO. Neste trabalho é apresentado um resumo da evolução da supercondutividade desde a origem dos materiais supercondutores de baixa temperatura crítica (LTS) até os de alta temperatura crítica (HTS), as fitas supercondutoras de segunda geração (2G), seus processos de produção, suas composições e suas propriedades. Também faz parte desta dissertação um estudo sobre diferentes equipamentos utilizados para limitar a corrente elétrica em sistemas de energia elétrica aprofundando o estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam usando transformador. Por fim, simulou-se a operação do limitador de corrente elétrica em questão acoplado ao sistema elétrico usando o pacote MATLAB/Simulink/SimPowerSystems. A simulação foi baseada em características reais dos elementos do sistema, como transformador de distribuição e no comportamento resistivo do material supercondutor de alta temperatura crítica de YBCO / Abstract: This work presents a study about transformer type superconductive fault current limiter using high critical temperature (HTS) tape. In this case the YBCO superconductive tape was used. The history of superconductivity since the beginning of low temperature (LTS) superconductive materials until the high critical temperature superconductive second generation (2G) tapes is presented, also their production process and their compositions are studied. It is part of this work a study about different equipments used to limit the electrical current in electrical power systems going deeply in the transformer type superconductive fault current limiter. Finally, the operation of superconductive electrical current limiter coupled to the electrical power system using MATLAB/Simulink/ SimPowerSystems was simulated. The simulation was based on the real characteristics of power system elements, as distribution transformer and on the resistive behavior of high critical temperature superconductive material of YBCO type / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Yakov Kopelevich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T06:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_JoseHenriqueSpahn_D.pdf: 5364307 bytes, checksum: 44e67178d370c766c3590449819c50e7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nesta tese de doutorado estudamos a dinâmica e as propriedades de aprisionamento de vórtices em supercondutores de alta temperatura crítica. Encontramos o desaparecimento com a diminuição do tamanho da amostra do efeito chamado segundo pico na magnetização, um aumento na largura do "loop" de magnetização em função do campo magnético aplicado. Mostramos que este efeito pode ser explicado pela teoria da instabilidade termo-magnética, onde o movimento tipo avalanche dos vórtices causa um aumento local da temperatura, que quando não dissipado, resulta em uma diminuição da magnetização irreversível. Através de medidas de resistência não local identificamos correlações vórtice-vórtice acima da fronteira de transição de primeira ordem. Identificamos esta fronteira como uma transição de desancoramento da rede de vórtices da rede atômica, ou seja, uma transição entre um estado de vórtices menos ordenado e um estado mais ordenado dos vórtices. Identificamos também que a transição de fusão da rede de vórtices pode ocorrer bem acima da fronteira de transição de primeira ordem. Medidas da magnetização e resistência basal em função da temperatura e campo magnético em grafite mostraram evidências da ocorrência de instabilidades supercondutoras. Transição induzida por campo magnético entre um comportamento tipo metálico para um comportamento tipo semicondutor da resistência basal acontece em um campo Hc~1 kOe aplicado paralelo ao eixo-c cristalográfico. A análise dos dados usando uma teoria de escala revelou uma grande similaridade entre esta transição e a medida em filmes finos supercondutores e outros sistemas 2D, porém esta transição em grafite é observada em temperaturas duas ordens de grandeza maiores / Abstract: In this thesis we have studied dynamics and pinning properties of the vortex matter in high temperature superconductors. It is found that the second magnetization peak (SMP) effect, an increase in the magnetization hysteresis loop width in Bi2212 single crystals vanishes with decreasing the crystal size. We showed that this effect is not related to the critical current enhancement but can be well explained within a framework of the thermomagnetic instability theory, where the avalanche-like motion of the vortices causes a local increase of the temperature, that if not dissipated, results in a decrease of the irreversible magnetization. Through non-local in-plane resistance measurements we have concluded on vortex-vortex correlations above the first order transition (FOT) boundary. We identified the FOT with a decoupling transition of the flux line lattice from the atomic lattice, that is the transition from a relatively disordered vortex state to a more ordered vortex lattice state. Our results suggest also that the melting transition of the flux line lattice can occur well above the first order transition boundary. Basal plane resistance Ra ( H, T) and magnetization M ( H, T) measurements performed on graphite provide evidence for superconductivity instability occurring in this material. In particular, we have found a magnetic-field-induced transition from metallic- to semiconductor-type resistance behavior. The analysis of the data using a scaling theory revealed a striking similarity between this transition and that measured in thin-film superconductors and other 2D systems. However, in contrast to those materials, the transition in graphite is observable at almost two orders of magnitude higher temperatures / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7890_1.pdf: 4449935 bytes, checksum: 6ac8b6b694f8f7afba637c3737735944 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Os supercondutores de alta temperatura crítica (High Temperature Superconductors - HTSC) a base de óxido de cobre têm sido amplamente estudados através do efeito de substituição e/ou dopagem. Estes estudos têm mostrado ser de grande importância para a compreensão do fenômeno da supercondutividade nesses compostos. A supercondutividade nesses compostos é localizada nas camadas bidimensionais de CuO2. A dopagem com óxidos de metais da série 3-d revela que é possível obter um aumento da corrente crítica mesmo quando se tem um decréscimo na temperatura de crítica (Tc). Neste trabalho, estudamos o efeito da substituição do CuO por MS (M = Zn e Ni) no composto Ca0,5LaBa1,5Cu3O7−δ (CLBCO). As amostras foram preparadas por reação do estado sólido usando-se óxidos e sulfetos metálicos com alto grau de pureza. As amostras foram caracterizadas estruturalmente por difração de raiosx (DRX) com análise de Rietveld, microestruturalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por estudo de dispersão de energia de raios-x (EDX). Foram estudadas também as propriedades supercondutoras por medidas de susceptibilidade ac, magnetização dc e de resistividade elétrica. A análise de DRX indica que todas as amostras apresentam estrutura tetragonal, com simetria de grupo espacial P4/mmm, independente da concentração do dopante. A MEV revela que os grãos possuem morfologia aproximadamente retangular e que o tamanho diminui com o aumento da dopagem. O EDX revela a presença de impurezas, em pequena concentração, e que o ZnS e o NiS são incorporados no composto. As medidas das propriedades supercondutoras mostraram que há um grande decréscimo de Tc quando comparado ao mesmo sistema dopado com óxidos dos elementos (Zn e Ni). No capítulo 1, é feita uma descrição da evolução histórica dos principais fatos ocorridos no desenvolvimento da supercondutividade desde sua descoberta até os dias atuais. No capítulo 2, fazemos uma evolução histórica das principais teorias usadas para descrever o estado supercondutor desde sua descoberta, com exceção da teoria BCS. No capítulo 3, descrevemos a formação da estrutura cristalina dos supercondutores a base de cobre juntamente com as suas principais propriedades físicas. Enfatizamos a formação da estrutura dos compostos conhecidos como YBCO e do composto CLBCO, e detalhamos as principais propriedades do efeito de dopagem observado no composto CLBCO. No capítulo 4, descrevemos detalhadamente as técnicas experimentais usadas no desenvolvimento deste trabalho. No capítulo 5, descrevemos o processo de preparação das amostras bem como o uso das técnicas para caracterização das propriedades estruturais, microestruturais e supercondutoras. Apresentamos e discutimos os principais resultados obtidos. No capítulo 6, apresentamos as conclusões do nosso trabalho

A superfície (001) dos compostos III-V têm grande importância para as modernas tecnologias de crescimento de materiais, assim o estudo da formação dessa superfície, de suas propriedades e dos processos de adsorção de moléculas que ocorrem sobre ela é essencial para o desenvolvimento da ciência de materiais. Sabe-se que o InP, a exemplo de outros compostos III-V, apresenta uma variedade de padrões de reconstrução para superfície (001) que dependem das condições iniciais que prevalecem durante o seu crescimento. Neste trabalho estudamos os padrões da superfície InP(001) originados em ambientes com concentração máxima de átomos de índio e de fósforo e os processos envolvidos com a adsorção da molécula H2S sobre estas superfícies. Usamos cálculos de primeiros princípios dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) associados à pseudopotenciais de norma conservada com aproximação generalizada do gradiente para o termo da energia de troca e correlação (DFT-GGA) e correlação não linear de caroço (NLCC). Fizemos a adsorção da molécula de H2S sobre os padrões mais estáveis da superfície InP(001), considerando os casos com a molécula dissociada e não dissociada. No padrão reconstrução 2x2 com dois dímeros, superfície originada em ambientes ricos em átomos de fósforo, fizemos o cálculo das barreiras de energia entre as configurações energeticamente mais favoráveis e encontramos um mecanismo de adsorção para a molécula de H2S dissociada Na superfície com padrão de reconstrução 2x4, crescida em ambientes ricos em átomos de índio, com formação de um dímero misto, verificamos que a molécula não dissociada adsorve sobre os sítios formados por átomos de fósforo e que adsorve sobre os sítios formados por átomos de índio. O átomo de enxofre da molécula dissociada adsorve sobre os sítios formados por átomos de fósforo e de índio e as moléculas de hidrogênio permanecem desorvidas, porém as estruturas são desfavoráveis energeticamente. / The (001) surface of the III-V compounds have great importance for modern technologies of materials growth thus the study of these surfaces formation, its properties and the absorption process of the molecules are essential for the development of materials science. It is well known that the InP, as well others III-V compounds, present a variety of reconstruction patterns for (001) surface that depend on the initial growth conditions. In this work we studied the patterns of InP(001) surface considering an environment with high concentration ln and P atoms and the interaction of the H2S molecule with these surfaces. Using first-principles calculations within the Density Functional Theory (DFT) formalism, norm-conserving pseudopotentials with the generalized gradient approximation for the exchange and correlation energies (GGA) and non-linear core-correction (NLCC). We have studied the H2S molecule adsorption on different reconstruction of the InP(001) surface, considering the cases in which the H2S molecule was dissociated and non-dissociated. In the 2x2 pattern with two dimmers, the energy barriers were calculated between the more energetically favorable configurations and a possible mechanism of adsorption of dissociated H2S molecule is proposed. The non-dissociated molecule does not bind over phosphorus sites but over indium sites, for all considered reconstructions. The sulfur atom of dissociated molecule adsorbs over phosphorus and indium sites and the hydrogen molecules stands not joint, however the structure are energetically unfavorable.

[pt] A teoria de Bardin, Cooper e Schrieffer (BSC) teve enorme sucesso na explicação das propriedades da maior parte dos materiais supercondutores. Esses materiais, onde a teoria BCS se aplica, são denominados supercondutores convencionais. A observação do aparecimento de supercondutividade não-convencional em diversos materiais reabriu as discussões sobre o fenômeno. Enquanto a transição para fase supercondutora em materiais convencionais envolve apenas a quebra da simetria de calibre, no caso dos materiais não-convencionais, a mesma é caracterizada pela quebra de diversas simetrias adicionais. O mecanismo microscópico da supercondutividade nessas novas classes de materiais ainda é uma questão em aberto. no entanto, muitas propriedades físicas podem ser extraídas apenas de conciderações sobre as simetrias do parâmetro de ordem supercondutor, que está intimamente ligadoá função de onda do par de Cooper. Neste trabalho são analisadas algumas propriedades destes novos supercondutores baseadas em critérios de simetria. Um enfoque especial é dado à classe dos supercondutores não-convencionais onde há uma quebra de simetria de reversão temporal. Para estes materiais são previstas algumas propriedade bem pouco usuais. Quando a estrutura cristalina tiver alta simetria, é possível o surgimento de uma polarização de um spin no condensado. Nestes casos, a magnetização intrínseca pode levar à formação de uma fase espontânea de vórtices. Ocorre também uma forte anisotropia na resposta do supercondutor frente à aplicação de campos magnéticos externos. / [en] The theory of Bardeen, Cooper and Schrieffer (BCS) had great success in explaining most properties of superconducting materials. These materials, where BCS applies, are denominated conventional superconductors. the experimental evidence of unconventional superconductivity in several materials reopened discussions about the phenomenon. While, in conventional materials, the superconducting phase involves only the breaking of gauge symmetry, in the unconventional materials the phase is characterized by several additional broken symmetries. The microscope mechanism of superconductivity in this new classes of materials is still an open question. However, many phisical properties can be understood considering only symmetries of the superconducting order parameter, which is intimately linked to Cooper pair wave function. In this work some properties of these new superconductors are analyzed based symmetry criteria. Special emphasis is given to the class of unconventional superconductors where time- reversal symmetry is broken. For these materials, some unusual properties are predicted. When the crystal structure has high symmetry, the appearence of a spin polarization in the condensate is possible. In these cases, an intrinsic magnetization can lead to the information of a spontanous vortex phase. A strong anisotropic response to an externally applied magnetic field also occurs.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As equaÃÃes nÃo lineares de Fokker-Planck - EFPNL sÃo equaÃÃes diferenciais capazes de descrever macroscopicamente sistemas fÃsicos e quÃmicos que apresentam algum tipo de difusÃo anÃmala. Como exemplos de aplicaÃÃes de importÃncia cientÃfica e tecnolÃgica, podemos citar o processo de transporte em meios porosos, a dinÃmica de crescimento de superfÃcies, difusÃo de polÃmeros do tipo micelas quebrÃveis e dinÃmica de vÃrtices em supercondutores do tipo II. Para este Ãltimo, sabe-se que o movimento de vÃrtices causa dissipaÃÃo de energia, e a interaÃÃo entre eles pode ser representada por uma funÃÃo do tipo Bessel modificada. Portanto, no sentido de modelar vÃrtices em supercondutores, estudamos o movimento de partÃculas interagentes em regime de superamortecimento e em contato com um reservatÃrio tÃrmico a temperatura T, utilizando esse mesmo tipo de interaÃÃo para vÃrtices. Mostramos entÃo, por meio do formalismo das equaÃÃes nÃo lineares de Fokker-Planck, que hà uma associaÃÃo do sistema em estudo, no limite de temperatura T=0, com a estatÃstica generalizada de Tsallis. Para comprovar essa relaÃÃo direta utilizamos o conhecido teorema H e suas generalizaÃÃes, o qual permite uma relaÃÃo entre o funcional entrÃpico generalizado com uma famÃlia de EFPNL. Mostramos ainda que para temperaturas relativamente altas, o sistema deve ser melhor representado pela estatÃstica padrÃo de Boltzmann-Gibbs, pois a funÃÃo distribuiÃÃo de partÃculas, no estado estacionÃrio, tem a forma de uma gaussiana. AlÃm dos resultados analÃticos para a funÃÃo distribuiÃÃo, resultados numÃricos foram obtidos para o movimento superamortecido de partÃculas interagentes por meio de DinÃmica Molecular com a inclusÃo de um ruÃdo branco (aditivo), confirmando assim os resultados teÃricos. / 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.

During the last years, with the evolution of technology enabling the control of nano-mesoscopic systems, the possibility of experimentally implementing a Maxwell’s demon has aroused much interest. Its classical version has already been implemented, in photonic and electronic systems, and currently its quantum version is being broadly studied. In this context, the purpose of this work is the development of a protocol for the implementation of the quantum version of an autonomous Maxwell’s demon in a system of superconducting qubits. The system is composed of an Asymmetrical Single-Cooper-Pair Transistor, ASCPT, which has its extremities in contact with heat baths, such that the left one has a lower temperature than the right one. And of a device of two interacting Cooper-Pair Boxes, CPB’s, named as an ECPB, for Extended Cooper-Pair Box. The ECPB is also in contact with a heat bath and possess a genuine quantum feature, entanglement, being described by its antisymmetric and symmetric states, that couple capacitively to the ASCPT with different strengths. A specific operating regime was found where the spontaneous dynamics of the tunneling of Cooper pairs through the ASCPT, will led to a heat transport from the bath in contact with the left extremity of the ASCPT to the bath at the right. And so, as in Maxwell’s original thought experiment, the demon, which is composed by the ECPB and the island of the ASCPT, mediates a heat flux from a cold to a hot bath, without the expense of work. However as expected, the violation of the 2nd law of thermodynamics does not occur, as during the dynamics heat is also released to the bath in contact with the ECPB, compensating the decrease of entropy that occurs in the baths in contact with the ASCPT. / Nos últimos anos, com a evolução da tecnologia que permite o controle de sistemas nano-mesoscópicos, a possibilidade de se implementar um demônio de Maxwell despertou muito interesse. A sua versão clássica já foi realizada experimentalmente com sucesso em sistemas fotônicos e eletrônicos e atualmente a versão quântica tem sido amplamente estudada. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um protocolo para a implementação de uma versão quântica de um demônio de Maxwell autônomo utilizando dispositivos supercondutores. O sistema é composto por um Asymmetrical Single-Cooper-Pair Transistor, ASCPT, que possui as suas extremidades em contato com banhos térmicos, sendo que o banho à esquerda possui uma temperatura inferior ao da direita. E por um dispositivo composto por dois Cooper-Pair Boxes, CPB’s, interagentes, denominado ECPB, sigla para Extended Cooper-Pair Box. O ECPB também se encontra em contato com um banho e possui uma característica genuinamente quântica, emaranhamento, sendo descrito por seus estados antissimétrico e simétrico, que se acoplam capacitivamente ao ASCPT com intensidades distintas. Encontrou-se que em um regime de operação específico a dinâmica espontânea de tunelamento de pares de Cooper ao longo do ASCPT origina o transporte de calor do banho à esquerda do ASCPT, ao banho à direita. Desta forma, assim como proposto originalmente por Maxwell, o demônio, composto pelo ECPB e pela ilha do ASCPT, media um fluxo de calor de um banho frio para um banho quente, sem a realização alguma de trabalho. Contudo como esperado, a violação da 2ª lei da termodinâmica não ocorre, já que durante a dinâmica calor é liberado ao banho em contato com o dispositivo de CPB’s, compensando a diminuição de entropia que ocorre nos banhos em contato com o ASCPT.