Visualización directa y modelado de la transición sólida orden-desorden en la materia de vórtices en superconductores
Las transiciones de fase sólido-sólido ocurren en muchos sistemas de materia condensada blanda tales como planos bidimensionales de electrones, plasmas y sistemas coloidales. Sin embargo, la observación directa de los cambios estructurales que se producen al atravesar esta transición no es sencil...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/599/1/1Arag%C3%B3n_S%C3%A1nchez.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Las transiciones de fase sólido-sólido ocurren en muchos sistemas de materia condensada
blanda tales como planos bidimensionales de electrones, plasmas y sistemas
coloidales. Sin embargo, la observación directa de los cambios estructurales que se producen
al atravesar esta transición no es sencilla. En este trabajo se estudian los cambios
en las propiedades estructurales de la materia de vórtices en las cercanías de la
transición orden-desorden del sólido de vórtices mediante técnicas experimentales y de
simulación, en muestras de Bi-2212 prístinas e irradiadas con electrones a diferentes dosis.
Esta irradiación produjo una disminución del campo de transición orden-desorden, II_sp, hasta valores accesibles con las técnicas experimentales de observación directa que
utilizamos (H < 100 Oe).
Se empleó la técnica de decoración magnética para visualizar la estructura de vórtices
formada en las distintas fases que presenta la materia de vórtices en su diagrama
de fases B vs. T. Este último se determinó independientemente mediante la técnica de
magnetometría Hall local con métodos AC y DC, midiéndose los campos de transición
orden-desorden H_sp y de fusión H_f . Se caracterizaron las propiedades estructurales,
densidad de defectos, fuerza de interacción y factor de estructura, de la fase del vidrio
de Bragg. Se modelaron las propiedades estéticas y dinámicas de la materia de vórtices
a bajos campos magnéticos mediante un modelo bidimensional, analizando en particular
los efectos de no equilibrio presentes en el protocolo de enfriamiento field-cooling
utilizado en las decoraciones magnéticas.
Al aumentar el campo en las cercanías de H_sp, se observó un aumento monótono,
aunque con una pendiente suave, de la densidad de defectos topológicos, un ensanchamiento
de los picos del factor de estructura, y un quiebre con pendiente mayor en la
fuerza de anclaje creciente con H. Para estimar esta última se asume que la estructura
de vórtices observada se encuentra en equilibrio y por lo tanto los desplazamientos de
los vórtices individuales respecto a las posiciones de una red perfecta producen una
distribución espacial de fuerzas de interacción inducida por el potencial de anclaje.
Estimamos un valor característico de la fuerza de anclaje a cada campo magnético
mediante el valor máximo de la distribución de la fuerza de interación entre vórtices
individuales evaluada en más de 2500 vórtices.
Las simulaciones ayudaron a entender los posibles efectos de no equilibrio que ocurren en los procesos de decoración field cooling. En particular, se encontró un incremento
monótono en la densidad de defectos aumentando campo, que concuerda con lo observado
en los experimentos. De acuerdo a las simulaciones, este aumento puede explicarse
mediante un origen puramente dinámico.
Remarcablemente, no fue posible resolver vórtices individuales de manera directa
en las imágenes de decoración magnética para campos superiores a H_sp en ninguna
de las dos muestras irradiadas estudiadas y en un rango de campos H > H_sp amplio
en el que si se observaron vórtices en muestras prístinas. Sin embargo, mediante las
transformadas de Fourier de las imágenes de decoración se obtuvieron indicios de que
la materia de vórtices no es amorfa ni policristalina para campos H #>~# H_sp en los que el
efecto del segundo pico en la corriente crítica aun persiste. La limitación de observación
directa de la red de vórtices para ese rango de campos puede deberse a una limitación
de la técnica experimental o a razones físicas de la fase del vidrio de vórtices estable a
H > H_sp. Estas posibilidades se discuten al final del trabajo. |
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