Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Este trabalho está estruturado em duas partes. A primeira, envolve o estudo do estado de vórtices e comportamento magnético de um supercondutor mesoscópico submetido a um gradiente térmico. Foi veri cado que a influência de um gradiente térmico altera o estado de vórtice gigante e pode levar a magnetização a ter um comportamento anômalo, o qual depende do parâmetro de Ginzburg-Landau e das temperaturas nas regiões "quente" e "fria". Na segunda parte, abordamos o estado resistivo durante o movimento de um vórtice e durante a dinâmica de par vórtice-antivórtice (V-AV) para os tipos de Abrikosov e Cinemáticos. Estudamos quais parâmetros afetam as propriedades do não equilíbrio e os mecanismos de dissipação presentes no processo de difusão térmica. Para os processos envolvendo vórtice ou V-AV de Abrikosov, os mecanismos de dissipação devido à processos de relaxação contribuem para a maior parte da potência total dissipada e, consequentemente, exercem uma grande contribuição para a variação de temperatura. Por outro lado, para o caso de V-AV cinemáticos, os elétrons normais aparecem como principal mecanismo de dissipação, todavia os processos de relaxação tem uma contribuição considerável para esse caso. Para realizar tais estudos, utilizamos o teorema da energia livre e as equações de Ginzburg- Landau generalizadas. / Abstract: This work is structured in two parts. In the rst one, the vortices states and the magnetic behavior were studied for a mesoscopic superconductor under a thermal gradient. It was veri ed that the thermal gradient changes the giant vortex state and could lead a exotic behavior of the magnetization curve, depending on the parameter and the temperature of the hot and the cold . In the second part, the focus was the resistive state during one vortex motion and during the annihilation process of a vortex-antivortex (V-AV) pair both with Abrikosov and Kinematic types. We de ned which parameters a ect the nonequilibrium proprieties and the dissipative mechanisms present in the thermal di usion processes. For the cases involving a vortex or an Abrikosov's V-AV pair, the dissipative mechanisms due to the relaxation process have the major contribution for the total power dissipated power and consequently, exert great contribuition on the temperature variation. On the other hand, for the case of kinematic V-AV, the normal eletrons rised as the main dissipative mechanism, however relaxation process has a considerable contribuition for this case. To realize such studies, we used the free energy theorem and the generalized Ginzburg-Landau equations. / Doutor

Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Com o desenvolvimento científico, a fabricação de materiais em escalas nano e submicrométricas tornou-se uma realidade. Nos estudos teóricos e experimentais de materiais supercondutores, tais sistemas são denominados de mesoscópicos, e possuem tamanhos da ordem dos seus comprimentos característicos, i.e., λ(T) e ξ(T). Nessas escalas, a dinâmica de vórtices é fortemente dominada por efeitos de confinamento. Dessa forma, a investigação de suas características tem importância fundamental para o desenvolvimento e aplicação desses materiais de forma eficaz. Assim, neste trabalho foram estudados os efeitos da passagem de uma corrente de transporte por uma constrição de tamanhos mesoscópicos, que foi produzida inserindo dois defeitos (normalizando 0<ψ<1 dentro do defeito) nas bordas opostas do sistema. Para tal, simulamos amostras supercondutoras mesoscópicas na presença de correntes de transporte e de campos magnéticos solucionando a equação generalizada de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Sem campo magnético aplicado, os pares de vórtices cinemáticos são formados nos defeitos e se aniquilam no centro da amostra. Por outro lado, quando um baixo campo magnético é aplicado, produz uma assimetria na distribuição das correntes supercondutoras. Então, apenas o vórtice cinemático é formado em uma borda da amostra e a deixa pela lateral oposta. Contudo, antes de deixar o sistema, o vórtice cinemático experimenta um efeito de barreira superficial, que causa uma diminuição em su... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the scientific development, the fabrication of materials at nano and sub-micrometer scales become a reality. In theoretical and experimental study of superconducting materials, such systems are called mesoscopic and have sizes of the order of their characteristic lengths, i.e., λ(T) and ξ(T). In these scales, the vortex dynamics is strongly dominated by confinement effects. In this way, the investigation of their characteristics have fundamental importance for the development and application of these materials effectively. Then, in this work we studied the effect of a transport current flowing through a mesoscopic constriction, which was produced by inserting two defects (normalizing 0<ψ<1 inside the defect) on the opposite edges of the system. The mesoscopic superconducting samples were simulated in the presence of transport currents and applied magnetic fields by solving the time-dependent Ginzburg-Landau equation in its generalized form (GTDGL). At zero applied magnetic field, kinematic vortex-antivortex pairs are formed at the defects and annihilate at the center of the sample. On the other hand, small external magnetic fields produce an asymmetry in the distribution of the superconducting currents. Then, only one kinematic vortex is nucleated in one of the borders of the sample and leaves it by the opposite side. However, before leaves the system, the kinematic vortex experiences a surface barrier effect, which causes a decrease in its velocity. The results obtained... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre