Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-21Bitstream added on 2014-11-10T11:58:44Z : No. of bitstreams: 1 000793304.pdf: 3817236 bytes, checksum: c88f0b4b23997905abcf1aeddcf17d72 (MD5) / O estudo de amostras supercondutoras em escala mesoscópica é de grande interesse científico e tecnológico pelos efeitos de confinamento que dela advém, por isso da intensificação dos trabalhos voltados a essa classe de materiais nas últimas décadas. Estas escalas estão próximas aos comprimentos característicos dos supercondutores, i.e., do comprimento de coerência (T) e da profundidade de penetração (T). Neste trabalho, usamos a Teoria de Ginzburg-Landau dependente do tempo, TDGL, para descrever o parâmetro de ordem e o campo magnético no interior de amostras supercondutoras de seção reta quadrática e comprimento infinito, ao longo do eixo z, sob um campo externo constante. Nestas amostras foi inserido um defeito extenso na forma de uma fenda e, então, os estudos foram focados na análise da influência desta fenda em diversas posições sobre algumas propriedades do material. É importante frisar que a TDGL permite descrever os estados metaestáveis da configuração de vórtices e o equilíbrio é obtido deixando-se o sistema relaxar para o estado estacionário. A discretização das equações TDGL foi embasada no método das variáveis de ligação e, então, as simulações computacionais foram realizadas. Assim, analisamos a influência da fenda, em diferentes posições, na primeira penetração de vórtices e nos campos críticos Hc1 e Hc3. Simulamos amostras de supercondutores do tipo II, k = 5, com dimensões mesoscópicas, 10 (0) x 10 (0) e o campo magnético externo foi variado com passos de H= 10-3 para diversos valores de temperatura. Também foram analisadas as condições nas quais a primeira penetração de vórtice ocorre pela fenda, assim, novas simulações foram realizadas para amostras com tamanhos laterais de 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / The study of superconducting samples in a mesoscopic scale is of scientific and technological great interest due to their confinement effects. As a consequence, this fact led to an intensification of works focused in this category of materials in the last decades. Such scale lies in the fundamental superconducting lengths, i.e., the coherence length k = 5,and the penetration depth (T). In this work, we use Time Dependent Ginzburg-Landau theory, TDGL, to describe the order parameter and the magnet field inside superconducting samples of square cross section and infinite length, in the z axis, under a constant external magnetic field. In such samples was inserted a long slit-like defect, and thus, we focused our studies on the influence of this slit, positioned in several positions of the border of the sample, in the properties of the material. It is important to emphasize that the TDGL model allows us to describe the metastable states of the vortex configuration and the equilibrium state is obtained by leaving the system rich the stationary state. The discretization of the TDGL equations was obtained by the variable link method. Thus, the computational simulations were carried out and we analyzed the influence of a slit, in several positions, in the first vortex penetrations as well as in the and .critical fields. It were simulated type II superconducting samples, , with mesoscopic dimensions of . The external applied magnet field was changed in steps of = 10-3, for several values of temperature. It was also analyzed the conditions for which the first penetration of the vortex occur by the slit. In this interim, we carried out simulations for samples with lateral sizes of 20 (0) x 20 (0) e (30) (0)

Orientador: Rafael Zadorosny / Banca: Edson Sardella / Banca: Claudio Antonio Cardoso / Resumo: O estudo de amostras supercondutoras em escala mesoscópica é de grande interesse científico e tecnológico pelos efeitos de confinamento que dela advém, por isso da intensificação dos trabalhos voltados a essa classe de materiais nas últimas décadas. Estas escalas estão próximas aos comprimentos característicos dos supercondutores, i.e., do comprimento de coerência (T) e da profundidade de penetração (T). Neste trabalho, usamos a Teoria de Ginzburg-Landau dependente do tempo, TDGL, para descrever o parâmetro de ordem e o campo magnético no interior de amostras supercondutoras de seção reta quadrática e comprimento infinito, ao longo do eixo z, sob um campo externo constante. Nestas amostras foi inserido um defeito extenso na forma de uma fenda e, então, os estudos foram focados na análise da influência desta fenda em diversas posições sobre algumas propriedades do material. É importante frisar que a TDGL permite descrever os estados metaestáveis da configuração de vórtices e o equilíbrio é obtido deixando-se o sistema relaxar para o estado estacionário. A discretização das equações TDGL foi embasada no método das variáveis de ligação e, então, as simulações computacionais foram realizadas. Assim, analisamos a influência da fenda, em diferentes posições, na primeira penetração de vórtices e nos campos críticos Hc1 e Hc3. Simulamos amostras de supercondutores do tipo II, k = 5, com dimensões mesoscópicas, 10 (0) x 10 (0) e o campo magnético externo foi variado com passos de H= 10-3 para diversos valores de temperatura. Também foram analisadas as condições nas quais a primeira penetração de vórtice ocorre pela fenda, assim, novas simulações foram realizadas para amostras com tamanhos laterais de 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / Abstract: The study of superconducting samples in a mesoscopic scale is of scientific and technological great interest due to their confinement effects. As a consequence, this fact led to an intensification of works focused in this category of materials in the last decades. Such scale lies in the fundamental superconducting lengths, i.e., the coherence length k = 5,and the penetration depth (T). In this work, we use Time Dependent Ginzburg-Landau theory, TDGL, to describe the order parameter and the magnet field inside superconducting samples of square cross section and infinite length, in the z axis, under a constant external magnetic field. In such samples was inserted a long slit-like defect, and thus, we focused our studies on the influence of this slit, positioned in several positions of the border of the sample, in the properties of the material. It is important to emphasize that the TDGL model allows us to describe the metastable states of the vortex configuration and the equilibrium state is obtained by leaving the system rich the stationary state. The discretization of the TDGL equations was obtained by the variable link method. Thus, the computational simulations were carried out and we analyzed the influence of a slit, in several positions, in the first vortex penetrations as well as in the and .critical fields. It were simulated type II superconducting samples, , with mesoscopic dimensions of . The external applied magnet field was changed in steps of = 10-3, for several values of temperature. It was also analyzed the conditions for which the first penetration of the vortex occur by the slit. In this interim, we carried out simulations for samples with lateral sizes of 20 (0) x 20 (0) e (30) (0) / Mestre

Este trabalho apresenta o estudo das propriedades físicas de amostras de KxMoO2-? e MoOy. São reportados resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, cálculo de densidade de estados pela teoria do funcional da densidade, medidas de espectroscopia de fotoemissão, resistividade elétrica, magnetização, calor específico e expansão térmica. Resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, com ajustes baseados em simulações realizadas com o programa GSAS, permitiram selecionar as amostras monofásicas e de boa qualidade. As medidas de espectroscopia de fotoemissão mostram que a existência de alta fração Mo3+/Mo4+ em diversas amostras de KxMoO2-? e MoOy é a responsável pela anomalia da resistividade elétrica descrita pela lei de potência prevista no modelo do líquido de Luttinger (LL). A observação da anomalia nas curvas de resistividade elétrica em amostras de MoO2 deficientes em oxigênio suporta que tal comportamento está relacionado à presença de íons Mo3+ e não com a presença de K. Resultados de magnetização e resistividade elétrica confirmaram a existência de supercondutividade no sistema K-Mo-O. Foi observada que a temperatura crítica (TC) é função da composição inicial de K, sendo que foi encontrada a mais alta TC reportada para este sistema (TC ~9,5 K). Medidas de magnetização mostraram ainda a coexistência de supercondutividade e magnetismo no composto KxMoO2-?. Foi ainda observada uma transição do tipo metal de Bose para isolante em uma amostra de KxMoO2-? que reforça a evidência da formação de pares de Cooper nesse sistema. Por fim, medidas de calor específico, expansão térmica e resistividade elétrica evidenciaram a existência de uma transição de fase de primeira ordem em altas temperaturas (entre 250 e 270 K) tanto em amostras policristalinas de KxMoO2-? e MoOy quanto em monocristais de MoO2. A transição observada no MoO2 nunca foi reportada para este material. Esta transição é discutida com base na movimentação dos átomos de Mo existentes nas ligações unidimensionais de Mo-Mo e nas distorções dos octaedros de MoO6 presentes na sua estrutura cristalina. / This work presents the study of physical properties in polycrystalline samples of KxMoO2-?, and MoOy. We present results of X-ray and Neutrons diffraction patterns, density of states calculations by density functional theory, photoemission spectroscopy, electrical resistivity, magnetization, specific heat, and thermal expansion measurements. X-ray and neutrons diffraction results as well as calculations of the structure and diffractograms carried out by simulations using GSAS shown which the samples are high quality. Photoemission spectroscopy measurements shown the existence of Mo3+/Mo4+ in high fraction for KxMoO2-? and MoOy which are responsible to electrical anomalous behavior described by powder law predicted in the Luttinger Liquid theory. The observation of anomalous is related to Mo3+ ions in the samples. Magnetization and electrical resistivity confirm the existence of superconductivity in K-Mo-O system. It was observed that the critical temperature (TC) is a function of the starting composition of K and the higher TC found out and reported for this system (TC ~9.5 K). Magnetization measurements also have shown the coexistence of superconductivity and magnetism in KxMoO2-?. It was observed a Bose metal-insulator transition in K0.05MoO2-? which further evidence of the formation of Cooper pairs in the system. Finally, specific heat measurements, thermal expansion and electrical resistivity evidenced the existence of first order phase transition in high temperatures (between 250 and 270 K) in KxMoO2-? and MoOy polycrystalline as well as MoO2 single crystal. This transition is discussed looking for Mo atoms moving in the one-dimensional links Mo-Mo and of the distortions of MoO6 octahedra in the crystalline structure.

Este trabalho apresenta o estudo das propriedades físicas de amostras de KxMoO2-? e MoOy. São reportados resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, cálculo de densidade de estados pela teoria do funcional da densidade, medidas de espectroscopia de fotoemissão, resistividade elétrica, magnetização, calor específico e expansão térmica. Resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, com ajustes baseados em simulações realizadas com o programa GSAS, permitiram selecionar as amostras monofásicas e de boa qualidade. As medidas de espectroscopia de fotoemissão mostram que a existência de alta fração Mo3+/Mo4+ em diversas amostras de KxMoO2-? e MoOy é a responsável pela anomalia da resistividade elétrica descrita pela lei de potência prevista no modelo do líquido de Luttinger (LL). A observação da anomalia nas curvas de resistividade elétrica em amostras de MoO2 deficientes em oxigênio suporta que tal comportamento está relacionado à presença de íons Mo3+ e não com a presença de K. Resultados de magnetização e resistividade elétrica confirmaram a existência de supercondutividade no sistema K-Mo-O. Foi observada que a temperatura crítica (TC) é função da composição inicial de K, sendo que foi encontrada a mais alta TC reportada para este sistema (TC ~9,5 K). Medidas de magnetização mostraram ainda a coexistência de supercondutividade e magnetismo no composto KxMoO2-?. Foi ainda observada uma transição do tipo metal de Bose para isolante em uma amostra de KxMoO2-? que reforça a evidência da formação de pares de Cooper nesse sistema. Por fim, medidas de calor específico, expansão térmica e resistividade elétrica evidenciaram a existência de uma transição de fase de primeira ordem em altas temperaturas (entre 250 e 270 K) tanto em amostras policristalinas de KxMoO2-? e MoOy quanto em monocristais de MoO2. A transição observada no MoO2 nunca foi reportada para este material. Esta transição é discutida com base na movimentação dos átomos de Mo existentes nas ligações unidimensionais de Mo-Mo e nas distorções dos octaedros de MoO6 presentes na sua estrutura cristalina. / This work presents the study of physical properties in polycrystalline samples of KxMoO2-?, and MoOy. We present results of X-ray and Neutrons diffraction patterns, density of states calculations by density functional theory, photoemission spectroscopy, electrical resistivity, magnetization, specific heat, and thermal expansion measurements. X-ray and neutrons diffraction results as well as calculations of the structure and diffractograms carried out by simulations using GSAS shown which the samples are high quality. Photoemission spectroscopy measurements shown the existence of Mo3+/Mo4+ in high fraction for KxMoO2-? and MoOy which are responsible to electrical anomalous behavior described by powder law predicted in the Luttinger Liquid theory. The observation of anomalous is related to Mo3+ ions in the samples. Magnetization and electrical resistivity confirm the existence of superconductivity in K-Mo-O system. It was observed that the critical temperature (TC) is a function of the starting composition of K and the higher TC found out and reported for this system (TC ~9.5 K). Magnetization measurements also have shown the coexistence of superconductivity and magnetism in KxMoO2-?. It was observed a Bose metal-insulator transition in K0.05MoO2-? which further evidence of the formation of Cooper pairs in the system. Finally, specific heat measurements, thermal expansion and electrical resistivity evidenced the existence of first order phase transition in high temperatures (between 250 and 270 K) in KxMoO2-? and MoOy polycrystalline as well as MoO2 single crystal. This transition is discussed looking for Mo atoms moving in the one-dimensional links Mo-Mo and of the distortions of MoO6 octahedra in the crystalline structure.