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

MOURA, V. N. Teoria de Ginzburg-Landau com parâmetro de ordem escondido aplicada ao estudo da supercondutividade de interface. 2017. 91 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-17T18:51:33Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_vnmoura.pdf: 11920515 bytes, checksum: 49171d0bcfd692c4e5ba8badf2e28c04 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-17T18:52:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_vnmoura.pdf: 11920515 bytes, checksum: 49171d0bcfd692c4e5ba8badf2e28c04 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T18:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_vnmoura.pdf: 11920515 bytes, checksum: 49171d0bcfd692c4e5ba8badf2e28c04 (MD5) Previous issue date: 2017 / In recent years, several experiments have been reported in which interface superconductivity was observed in heterostructures of different materials, inclunding non-superconductors. The origin of this superconductivity has not yet been elucidated and there is no well-established theory to explain this phenomenon. In 2015 a model based on the Ginzburg-Landau theory was proposed that would explain the interface superconductivity phenomenon assuming a system with two order parameters. It has been proposed that the order parameter characterizing the bulk material with a defective or doped layer permits the formation of a second parameter which competes with the former and prevails over it in the vicinity of the interface. The superconductivity at the interface is then explained by the growth of this second order parameter only in this region, remaining still ``hidden" inside the bulk. The model was applied to a one-dimensional system with an interface, which presented a surprising result: the ``hidden" superconductivity appers in quantized critical temperatures, this allowing the existence of several eigenstates of the system, with different critical temperatures. In this dissertation, we use this model and investigate the unfolding of hidden superconductivity and its quantized temperatures. We observe that the interfaces resemble one-dimensional quantum wells, with the critical temperature playing the role of the energy in the quantum case. Following this idea we use numerical methods to solve the Ginzburg-Landau equations for a system with an arbitrary number of parallel interfaces. Our results show that in this case, the critical temperatures are quantized and degenerate when the interfaces are very separated, but it has its degeneracy broken when we approach the interfaces, as it happens in a lattice of square wells. We then proposed a tight-binding model to estimate critical temperatures on parallel interfaces and verified the validity of this approximation through the numerical solution of the complete problem. We also analyze the vortex states for a square two-dimensional defect, verifying the possibility of creating or destroying vortices in the region of `` hidden" superconductivity through an external magnetic field. / Nos últimos anos foram reportados diversos experimentos em que a supercondutividade de interface foi observada em heteroestruturas de diferentes materiais, inclusive em não-supercondutores extit{a priori}. A origem dessa supercondutividade ainda não foi elucidada e não existe uma teoria bem estabelecida para explicar esse fenômeno. Em 2015 foi proposto um modelo com base na teoria de Ginzburg-Landau que explicaria o fenômeno de supercondutividade de interface assumindo um sistema com dois parâmetros de ordem. Foi proposto que o parâmetro de ordem que caracteriza o material extit{bulk} com uma camada defeituosa, ou dopada, permite a formação de um segundo parâmetro que compete com o primeiro e prevalece sobre ele nas proximidades da interface. A supercondutividade na interface é então explicada pelo crescimento deste segundo parâmetro de ordem apenas nesta região, permancecendo ainda ``escondido" dentro do extit{bulk}. O modelo foi aplicado para um sistema unidimensional com uma interface, apresentando um resultado surpreendente: a supercondutividade escondida aparece em temperaturas críticas quantizadas, podendo então existir vários autoestados do sistema, com diferentes temperaturas críticas. Nessa dissertação utilizamos esse modelo e investigamos os desdobramentos da supercondutividade escondida e suas temperaturas quantizadas. Percebemos que as interfaces assemelham-se com poços quânticos unidimensionais, com a temperatura crítica fazendo o análogo ao da energia no caso quântico. Seguindo essa ideia utilizamos métodos numéricos para resolver as equações de Ginzburg-Landau para um sistema com um número arbitrário de interface paralelas. Nossos resultados mostram que neste caso, as temperaturas críticas, além de quantizadas, são degeneradas quando as interfaces estão muito separadas, mas tem essa degenerescência quebrada quando aproximamos as interfaces, como ocorre em uma rede de poços quadrados. Propusemos então um modelo tipo extit{tight-binding para estimar temperaturas críticas em interfaces paralelas e verificamos a validade dessa aproximação através da solução numérica do problema completo. Analisamos também os estados de vórtices para um defeito bidimensional quadrado, verificando a possibilidade de se criar ou destruir vórtices na região de supercondutividade escondida através de um campo magnético externo.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7989_1.pdf: 1716960 bytes, checksum: 98f56fbc3bd8ef81cb2230ae53e372ac (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Neste trabalho, utilizamos a teoria de London para determinar as respostas magnéticas em um sistema supercondutor semi-infinito e em um sistema confinado. O estudo dos campos magnéticos através da teoria de London permite investigar as propriedades eletrodinâmicas e introduzir ferramentas robustas para o uso de simulação computacional. Estudamos as modificações causadas pela forma do sistema em suas propriedades básicas, como o campo crítico inferior, Hc1, e o campo de penetração, Hen, analisando o impacto causado por defeitos estruturais na geometria. No sistema semi-infinito, consideramos uma interface plana com uma endentação na superfície. No sistema confinado, consideramos um supercondutor com simetria cilíndrica onde investigamos a formação de cadeias de vórtices e as mudanças configuracionais obtidas pela aplicação de campo magnético paralelo µa superfície. A formação dessas cadeias ¶e estudada utilizando simulação Monte Carlo. No capítulo apresentamos a história do desenvolvimento da supercondutividade e seus principais formuladores segundo ordem cronológica, começando com sua descoberta por Heike Kamerlingh Onnes, em 1912, até os supercondutores de mais alta temperatura cr¶³tica, Tc = 138 K. No capítulo 2 discorremos sobre as duas principais teorias fenomenológicas da super-condutividade: a teoria de Ginzburg-Landau e a teoria de London. Descrevemos as duas teorias e definimos a notação a ser utilizada em todo o resto da dissertação. Em especial daremos atenção µa equação de London e as equações de Ginzburg-Landau. E também apresentamos uma breve introdução sobre os métodos computacionais e abordagens numéricas que foram empregados neste trabalho. No capítulo 3, discutimos as propriedades eletrodinâmicas de um supercondutor semi-infinito com uma endentação. Investigamos a variação do campo de penetração, Hen, devido a endentação para várias configurações geométricas da interface. O capítulo 4 trata das propriedades de um sistema supercondutor confinado em duas dimensões, onde estudamos as configurações de vórtices, e sua dependência com os parâmetros geométricos envolvidos. Investigamos os campos de mudança configuracional (matchingfields) e a curva de energia livre em função do campo externo, G(H). O Capítulo 5 mostra as conclusão que obtivemos utilizando o sistema semi-infinito e o confinado

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In recent years, several experiments have been reported in which interface superconductivity was observed in heterostructures of different materials, inclunding non-superconductors. The origin of this superconductivity has not yet been elucidated and there is no well-established theory to explain this phenomenon. In 2015 a model based on the Ginzburg-Landau theory was proposed that would explain the interface superconductivity phenomenon assuming a system with two order parameters. It has been proposed that the order parameter characterizing the bulk material with a defective or doped layer permits the formation of a second parameter which competes with the former and prevails over it in the vicinity of the interface. The superconductivity at the interface is then explained by the growth of this second order parameter only in this region, remaining still ``hidden" inside the bulk. The model was applied to a one-dimensional system with an interface, which presented a surprising result: the ``hidden" superconductivity appers in quantized critical temperatures, this allowing the existence of several eigenstates of the system, with different critical temperatures. In this dissertation, we use this model and investigate the unfolding of hidden superconductivity and its quantized temperatures. We observe that the interfaces resemble one-dimensional quantum wells, with the critical temperature playing the role of the energy in the quantum case. Following this idea we use numerical methods to solve the Ginzburg-Landau equations for a system with an arbitrary number of parallel interfaces. Our results show that in this case, the critical temperatures are quantized and degenerate when the interfaces are very separated, but it has its degeneracy broken when we approach the interfaces, as it happens in a lattice of square wells. We then proposed a tight-binding model to estimate critical temperatures on parallel interfaces and verified the validity of this approximation through the numerical solution of the complete problem. We also analyze the vortex states for a square two-dimensional defect, verifying the possibility of creating or destroying vortices in the region of `` hidden" superconductivity through an external magnetic field. / Nos Ãltimos anos foram reportados diversos experimentos em que a supercondutividade de interface foi observada em heteroestruturas de diferentes materiais, inclusive em nÃo-supercondutores extit{a priori}. A origem dessa supercondutividade ainda nÃo foi elucidada e nÃo existe uma teoria bem estabelecida para explicar esse fenÃmeno. Em 2015 foi proposto um modelo com base na teoria de Ginzburg-Landau que explicaria o fenÃmeno de supercondutividade de interface assumindo um sistema com dois parÃmetros de ordem. Foi proposto que o parÃmetro de ordem que caracteriza o material extit{bulk} com uma camada defeituosa, ou dopada, permite a formaÃÃo de um segundo parÃmetro que compete com o primeiro e prevalece sobre ele nas proximidades da interface. A supercondutividade na interface à entÃo explicada pelo crescimento deste segundo parÃmetro de ordem apenas nesta regiÃo, permancecendo ainda ``escondido" dentro do extit{bulk}. O modelo foi aplicado para um sistema unidimensional com uma interface, apresentando um resultado surpreendente: a supercondutividade escondida aparece em temperaturas crÃticas quantizadas, podendo entÃo existir vÃrios autoestados do sistema, com diferentes temperaturas crÃticas. Nessa dissertaÃÃo utilizamos esse modelo e investigamos os desdobramentos da supercondutividade escondida e suas temperaturas quantizadas. Percebemos que as interfaces assemelham-se com poÃos quÃnticos unidimensionais, com a temperatura crÃtica fazendo o anÃlogo ao da energia no caso quÃntico. Seguindo essa ideia utilizamos mÃtodos numÃricos para resolver as equaÃÃes de Ginzburg-Landau para um sistema com um nÃmero arbitrÃrio de interface paralelas. Nossos resultados mostram que neste caso, as temperaturas crÃticas, alÃm de quantizadas, sÃo degeneradas quando as interfaces estÃo muito separadas, mas tem essa degenerescÃncia quebrada quando aproximamos as interfaces, como ocorre em uma rede de poÃos quadrados. Propusemos entÃo um modelo tipo extit{tight-binding} para estimar temperaturas crÃticas em interfaces paralelas e verificamos a validade dessa aproximaÃÃo atravÃs da soluÃÃo numÃrica do problema completo. Analisamos tambÃm os estados de vÃrtices para um defeito bidimensional quadrado, verificando a possibilidade de se criar ou destruir vÃrtices na regiÃo de supercondutividade escondida atravÃs de um campo magnÃtico externo.