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Previous issue date: 2014-08-14 / CNPQ / Desde a descoberta da supercondutividade em MgB2 tem havido muito interesse no estudo,
tanto teórico como experimental, de materiais supercondutores com multibandas. Os estudos
teóricos têm sido desenvolvidos utilizando principalmente a teoria de Ginzburg-Landau. Esses
estudos revelaram que é possível observar configurações exóticas de vórtices, como por exemplo,
vórtices não-compostos e vórtices fracionários.
Neste trabalho, utilizamos o modelo de Ginzburg-Landau de duas componentes e a formulação
de Lawrence-Doniach como base para a simulação computacional de um supercondutor
multibanda artificialmente engenheirado. O sistema estudado é composto por duas camadas
supercondutoras mesoscópicas com geometria quadrada, uma do tipo-I e a outra do tipo-II,
separadas por um material isolante. As camadas são ligadas entre si por acoplamentos Josephson
e magnético, e encontram-se submetidas a um campo magnético estático externo aplicado
perpendicularmente a elas.
Foram calculadas as configurações de vórtices e a magnetização do sistema em função do
campo magnético aplicado, da temperatura, da intensidade do acoplamento entre camadas (bandas)
e do tamanho do quadrado. Observa-se que, diferentemente de um quadrado mesoscópico
com uma única banda, em baixas temperaturas os vórtices não se organizam em uma rede
de Abrikosov, ao contrário, são formados aglomerados de vórtices e configurações que não
acompanham a simetria do sistema. Atribui-se esse comportamento à interação entre vórtices,
que neste caso pode assumir uma forma não-usual devido à competição entre as duas camadas
(bandas) supercondutoras consideradas. Utilizando-se um procedimento de resfriamento com
campo (FC, do inglês field cooling) observa-se que a temperatura é um parâmetro que controla
a interação vórtice-vórtice. Para altas temperaturas e altas vorticidades, as configurações de
vórtices têm como influências principais a simetria quadrada da amostra e a interação repulsiva
entre vórtices. Já, para temperaturas baixas a interação entre vórtices torna-se não-monotônica
sendo repulsiva em curto alcance e atrativa em longo alcance promovendo a formação de um
estado de agregado de vórtices confinado pela geometria quadrada da amostra. Observa-se
também que o aparecimento deste estado de aglomerado de vórtices depende da densidade de
vórtices sendo que para baixas densidades ocorre um efeito de superfície que atrai os vórtices
para as bordas da amostra. Para densidades intermediárias ocorre o estado de aglomerado de vórtices e para altas densidades de vórtices observa-se uma tendência de formação de uma
estrutura hexagonal para a rede de vórtices. / Since the discovering of superconductivity in the MgB2 compound, there has been a great
theoretical and experimental interest on the properties of multiband superconductors. Most of
theoretical studies are based on the Ginzburg-Landau theory and some of them predicts exotic
vortex structures as non-composite and fractional vortex states.
In this work, within the two-component Ginzburg-Landau approach based on the Lawrence-
Doniach model, we carried out computational simulations of an artificially engineered multiband
superconductor. Our system comprises two square superconducting mesoscopic layers
separated by a thin insulator. One layer is a type-I whereas the other layer is a type-II superconductor.
The layers are coupled by Josephson and magnetic coupling and are imersed in a
static magnetic field applied parallel to them.
The vortex configurations and the system magnetization were calculated as a function of the
applied magnetic field, temperature, magnitude of Josephson coupling and the sample size. We
found for low temperatures that, differently of a single-band type-II mesoscopic square, the
vortex lattice is not organized in an Abrikosov lattice but in a vortex cluster that does not follow
the sample geometry. This behavior is due to the vortex-vortex interaction that assumes a
non-usual shape as a consequence of the competition between the two superconducting layers
(bands) considered. By a field cooling (FC) procedure we observed that the temperature is a
control parameter for the vortex-vortex interaction. For high temperatures and vorticities, the
vortex configurations are strongly influenced by the sample square symmetry and the repulsive
vortex-vortex interaction. For lower temperatures the non-monotonic vortex-vortex interaction,
short-range repulsive and long-range attractive, promotes a vortex cluster state confined by the
square sample geometry. The appearance of this vortex cluster phase depends on the vortex
density: for low vortex density a surface effect takes place attracting the vortices to the sample
borders, for moderate densities a vortex cluster arrangement is favored and, finally, for high
densities there is a tendency to form an hexagonal vortex lattice.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17488 |
| Date | 14 August 2014 |
| Creators | CAMACHO, Wilmer Yecid Córdoba |
| Contributors | AGUIAR, José Albino Oliveira de |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Fisica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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