Teoria de Landau-Ginzburg para o estado supercondutor nemático

O objetivo geral deste projeto é propor um modelo bidimensional que descreva o novo estado supercondutor, que apresenta simetria de cristal líquido, chamado de supercondutor nemático. O estudo começa com uma introdução sobre a teoria de Landau-Ginzburg das transições de fase, onde são discutidos conceitos como parâmetro de ordem e as ordens das transições de fase, que são essenciais para o desenvolvimento deste projeto. Em seguida, é feita uma discussão sobre as principais características dos supercondutores como a resistência zero, o efeito Meissner-Ochsenfeld, os tipos de supercondutores, o surgimento de vórtices e uma análise sobre a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase metal-supercondutor. Após isto, é feita uma abordagem sobre os principais tipos de cristais líquidos, com destaque ao cristal líquido nemático, onde é desenvolvida a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase isotrópica-nemática e um estudo sobre o surgimento de disclinações no cristal líquido nemático em duas dimensões. Por fim, é apresentado o modelo proposto para descrever o estado supercondutor nemático, com a construção da teoria de Landau-Ginzburg, o estudo do acoplamento entre as fases e os defeitos topológicos presentes nesse estado.

Motor de histerese multifásico com polos variáveis de rotor cilíndrico supercondutor

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, especialidade em Máquinas Eléctricas pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Efeitos das substituições químicas na irreversibilidade magnética e magnetocondutividade do supercondutor YBa2 Cu3 O7-[delta]

O presente trabalho consiste da realização de um estudo experimental sobre os efeitos das substituições químicas na irreversibilidade magnética e na magnetocondutividade do supercondutor YBa2Cu3O7-δ. Para tanto, o comportamento da linha de irreversibilidade magnética (LIM) bem como dos regimes de flutuações na magnetocondutividade foram pesquisados em amostras policristalinas e moncristalinas de YBa2-xSrxCu3O7-δ (x = 0, 0.1, 0.25, 0.37 e 0.5) e YBa2Cu2.97D0.03O7-δ (D = Zn ou Mg). Além de reduzir drasticamente o valor da temperatura crítica de transição, Tc, os dopantes introduzem um caráter granular nos monocristais. No monocristal puro, o comportamento da LIM é descrito pela lei de potências prevista pelo modelo de "flux creep" gigante para dinâmica de fluxo de Abrikosov convencional. Por outro lado, o comportamento da LIM para as amostras supercondutoras granulares apresenta características própias bastante relevantes. Os dados do limite de irreversibilidade, Tirr(H) seguem a lei de potência ditada pelas teorias de "flux creep" somente em altos campos magnéticos.Na região de baixos campos magnéticos, dois diferentes regimes de dinâmica de fluxo surgem: Nos campos magnéticos mais baixos que 1 kOe, os dados de Tirr(H) seguem uma lei de potência do tipo de Almeida-Thouleess (AT). Perto de 1 kOe, ocorre um "crossover" e em campos magnéticos intermediários passa a ter seu comportamento descrito por uma lei de potências do tipo Gabay-Toulouse (GT). A ocorrência de um comportamento AT-GT na LIM é a assinatura de um sistema frustrado onde a dinâmica de fluxo intergranular ou de Josephson é dominante. Na ausência de teorias específicas para este comportamento em baixos campos, descrevemos o comportamento da LIM de nossos supercondutores granulares, na região de baixo campo, em analogia aos sistemas vidros de spin. No entanto, o comportamento de Tirr(H) na região de altos campos, ocorre de acordo com a teoria de "flux creep" gigante. Particularmente, para valores acima de 20 kOe, a LIM nos monocristais de YBa2-xSrxCu3O7-δ para H // ab, exibe fortes propriedades direcionais para a orientação de H próximo aos planos de maclas (PMCs). Este comportamento é do tipo "cusp", similar ao observado em supercondutores com defeitos colunares, o qual caracteriza uma fase vidro de Bose. Por outro lado, a magnetoresistividade elétrica revela que a transição resistiva dos supercondutores granulares ocorre em duas etapas. Quando a temperatura é decrescida, inicialmente ocorre a transição de pareamento no interior dos grãos. Em temperaturas inferiores, na proximidade do estado de resistência nula, ocorre a transição de coerência, observada pela primeira vez num monocristal. Na transição de coerência, o parâmetro de ordem adquire ordem de longo alcance. Na região de temperaturas imediatamente acima de Tc, nossos resultados de flutuações na magnetocondutividade revelam a ocorrência de regimes críticos e Gaussianos. Abaixo de Tc, na região paracoerente, que antecede à transição de coerência, observaram-se regimes críticos cujo expoente é consistente com o esperado para o modelo 3D-XY com desordem relevante e dinâmica do tipo vidro de spin.

Arranjo de antenas de microfita com substrato anisotrópico com patch supercondutor e aplicações em nanotecnologia

The main objective in this work is the analysis of resonance frequency microstrip structures with glass fiber and electromagnetic band gap (EBG/PBG) substrate and analysis of microstrip antennas with rectangular patch of superconductor of high critical temperature (HTS). In this work was used the superconductors YBCO (critical temperature of 90K), SnBaCaCuOy (critical temperature of 160K), and Sn5InCa2Ba4Cu10Oy (critical temperature of 212K) with results in Gigahertz and Terahertz. Was used microstrip antennas arrays planar and linear phase and linear phase planar with patch with superconductor. It presents a study of the major theories that explain superconductivity. In phase arrays were obtained the factors arrays for such configurations, and the criteria of phase and spacing between the elements compound in the array, which were examined in order to get a main lobe with high directivity and high gain. In the analysis we used the method of Transverse Transmission Line (TTL) used in domain of the Fourier Transform (FTD). The LTT is a full wave method, which obtains the electromagnetic field in terms of the components transverse of the structure. The addition of superconductive patch is made using the boundary condition resistive complex. Results are obtained resonance frequency as a function of the parameters of the antenna, radiation patterns of the E and H Planes, for the phase antenna arrays in linear and planar configurations, for different values of the phase and the spacing between elements

Aplicações de arranjos de antenas de microfita com patch supercondutor

This work has as main objective the study of arrays of microstrip antennas with superconductor rectangular patch. The phases and the radiation patterns are analyzed. A study of the main theories is presented that explain the microscopic and macroscopic phenomena of superconductivity. The BCS, London equations and the Two Fluid Model, are theories used in the applications of superconductors, at the microstrip antennas and antennas arrays. Phase Arrangements will be analyzed in linear and planar configurations. The arrangement factors of these configurations are obtained, and the phase criteria and the spacing between the elements, are examined in order to minimize losses in the superconductor, compared with normal conductors. The new rectangular patch antenna, consist of a superconducting material, with the critical temperature of 233 K, whose formula is Tl5Ba4Ca2Cu9Oy, is analyzed by the method of the Transverse nTransmission Line (TTL), developed by H. C. C. Fernandes, applied in the Fourier Transform Domain (FTD). The TTL is a full-wave method, which has committed to obtaining the electromagnetic fields in terms of the transverse components of the structure. The inclusion of superconducting patch is made using the complex resistive boundary condition, using the impedance of the superconductor in the Dyadic Green function, in the structure. Results are obtained from the resonance frequency depending on the parameters of the antenna using superconducting material, radiation patterns in E-Plane and H -Plane, the phased antennas array in linear and planar configurations, for different values of phase angles and different spacing between the elements

Antenas de microfita com patch supercondutor a 212 K

This work has as main objective to study the application of microstrip antennas with patch and use of superconducting arrays of planar and linear phase. Was presented a study of the main theories that explain clearly the superconductivity. The BCS theory, Equations of London and the Two Fluid Model are theories that supported the implementation of the superconducting microstrip antennas. Arrangements phase was analyzed in linear and planar configuration of its antennas are reported factors such arrays to settings and criteria of phase and the spacing between the elements that make the arrayst was reviewed in order to minimize losses due to secondary lobes. The antenna used has a rectangular patch Sn5InCa2Ba4Cu10Oy the superconducting material was analyzed by the method of Transverse Transmission Line (TTL) applied in the field of Fourier transform (FTD). The TTL is a full-wave method, which has committed to obtaining the electromagnetic fields in terms of cross-cutting components of the structure. The inclusion of superconducting patch is made using the boundary condition, complex resistive. Are obtained when the resonant frequency depending on the parameters of the antenna, radiation pattern of E-Plan and H-Plan for the M-phase arrangements of antennas in the linear and planar configurations for different values of phase and spacing between the elements.

Estudo das propriedades supercondutoras e da microestrutura do supercondutor Mg'B IND. 2' puro e dopado com compostos de carbono

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeitos da dopagem nas propriedades elétricas do sistema supercondutor BSCCO com elemento terra rara

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da interação entre camadas de super-redes supercondutor/isolante/ferromagneto

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Uso de metamaterial em antenas de microfita com supercondutor

Metamaterials have attracted great attention in recent decades, due to their electromagnetic properties which are not found in nature. Since metamaterials are now synthesized by the insertion of artificially manufactured inclusions in a specified homogeneous medium, it became possible for the researcher to work with a wide collection of independent parameters, for example, the electromagnetic properties of the material. An investigation of the properties of ring resonators was performed as well as those of metamaterials. A study of the major theories that clearly explain superconductivity was presented. The BCS theory, London Equations and the Two-Fluid Model are theories that support the application of superconducting microstrip antennas. Therefore, this thesis presents theoretical, numerical and experimental-computational analysis using full-wave formalism, through the application of the Transverse Transmission Line – LTT method applied in the Fourier Transform Domain (FTD). The LTT is a full wave method, which, as a rule, obtains the electromagnetic fields in terms of the transverse components of the structure. The inclusion of the superconducting patch is performed using the complex resistive boundary condition. Results of resonant frequency as a function of antenna parameters are obtained. To validate the analysis, computer programs were developed using Fortran, simulations were created using the commercial software, with curves being drawn using commercial software and MATLAB, in addition to comparing the conventional patch with the superconductor as well as comparing a metamaterial substrate with a conventional one, joining the substrate with the patch, observing what improves on both cas

Caracterizacao fisica e estudo das propriedades eletricas magneticas e termicas do supercondutor de alto Tc policristalino Ysub1Basub2Cusub3Osub7-3

Dissertacao (Mestrado)

Depinning do fluxo de Josephson em compósitos YBa 2 Cu 3 O 7-delta/Ag

Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental da dinâmica do fluxo magnético intergranular no cuprato supercondutor Y Ba2Cu3O7 e nos compósitos Y Ba2CU3O7 fi/Ag para várias concentrações de prata. Verificou-se que sob certas condições é possível separar os efeitos da dinâmica do fluxo de Josephson daqueles resultantes da dinâmica de Abrikosov. Através da técnica de medidas de magnetização DC foram obtidas as linhas de depinning inicial e de irreversibilidade magnética em campo magnético aplicado até 120 Oe. O revestimento dos grãos supercondutores aparentemente não afeta a energia de acoplamento dos elos fracos entre os grãos e o potencial de pinning até 16.1 % em peso de prata. A vantagem da mistura da prata é que esta melhora as propriedades mecânicas dos óxidos supercondutores além de melhorar as correntes críticas do sistema. Observamos que o depinning do fluxo de Josephson começa numa temperatura bem definida, dependendo do campo magnético aplicado e gradualmente aumenta com a temperatura até ou muito próximo do limite de irreversibilidade, acima do qual todo o fluxo intergranular (e intragranular) está livre. As linhas de irreversibilidade das nossas amostras podem ser entendidas dentro do modelo do Vidro supercondutor.

Supercondutividade não adiabática em fuleretos alcalinos e correções de vértices

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.

Efeitos de ordenamento chiral em supercondutores e sistemas magnéticos desordenados

Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades magnéticas e de transporte elétrico de sistemas caracterizados por desordem e frustração. Tais sistemas são amostras granulares do supercondutor de alta temperatura crítica YBa2Cu3O7-δ e amostras do tipo vidro-de-spin e reentrantes das ligas magnéticas diluídas AuMn 8at% e AuFe xat% (x = 8, 12, 15, 18 e 21). No supercondutor granular foram estudados os efeitos de flutuações termodinâmicas na magnetocondutividade nas proximidades da transição supercondutora e a linha de irreversibilidades magnéticas. A transição para o estado de resistência nula é um processo que ocorre em duas etapas. Inicialmente, a transição de pareamento estabiliza a supercondutividade no interior dos grãos. A transição de coerência ocorre em temperaturas inferiores e ativa ligações fracas entre os grãos através de um processo do tipo percolação. O regime que antecede a transição de coerência é caracterizado por flutuações na fase do parâmetro de ordem. A linha de irreversibilidades magnéticas, estudada a partir da magnetoresistência e magnetização DC, revela um comportamento do tipo Almeida-Thouless em baixos campos magnéticos aplicados, seguido de um crossover, em µ0H = 0.1 T, para um comportamento do tipo Gabay-Toulouse. A linha de irreversibilidades é interpretada como sendo uma manifestação experimental de uma transição de vidro chiral. As ligas magnéticas diluídas foram estudadas através do efeito Hall extraordinário. Os resultados mostram claramente que dois termos de sinais contrários contribuem para este efeito nestes sistemas. Em particular, é observada uma anomalia no coeficiente de Hall extraordinário em temperaturas próximas à temperatura de ordenamento dos vidros-de-spin e de “canting” dos reentrantes que não é prevista por nenhuma teoria convencional de efeito Hall. A interpretação dos resultados é feita em termos do modelo de vidro chiral, mostrando a importância de uma contribuição de origem puramente chiral. Esta é a primeira vez que a chiralidade, uma propriedade intrínseca de sistemas desordenados e frustrados, é observada experimentalmente de modo direto.

Bianisotropia uniaxial em estruturas irradiantes com multicamadas e supercondutores

This work presents a theoretical and numerical analysis of parameters of a rectangular microstrip antenna with bianisotropic substrate, and including simultaneously the superconducting patch. The full-wave Transverse Transmission Line - TTL method, is used to characterize these antennas. The bianisotropic substrate is characterized by the permittivity and permeability tensors, and the TTL gives the general equations of the electromagnetic fields of the antennas. The BCS theory and the two fluids model are applied to superconductors in these antennas with bianisotropic for first time. The inclusion of superconducting patch is made using the complex resistive boundary condition. The resonance complex frequency is then obtained. Are simulated some parameters of antennas in order to reduce the physical size, and increase the its bandwidth. The numerical results are presented through of graphs. The theoretical and computational analysis these works are precise and concise. Conclusions and suggestions for future works are presented