Dinámica del flujo magnético en materiales superconductores
Estudiamos el comportamiento de las curvas de magnetización y de las barreras de Bean-Livingston en superconductores tipo I y tipo II, la respuesta de los superconductores mesoscópicos ante campos magnéticos alternos, el efecto de las fluctuaciones térmicas en superconductores mesoscópicos cuadrados...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2004
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| Materias: | |
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Instituto Balseiro |
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Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) |
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Física Superconductividad Superconductividad Mesoscópico Vórtices Comportamiento magnético Superconductivity Mesoscopic Magnetic fields High-TC suprconductors Ginzburg-Landau theory Type-I superconductors Type-II superconductors Vortex flow Magnetic properties Hernández Nieves, Alexander Dinámica del flujo magnético en materiales superconductores |
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Física Superconductividad Superconductividad Mesoscópico Vórtices Comportamiento magnético Superconductivity Mesoscopic Magnetic fields High-TC suprconductors Ginzburg-Landau theory Type-I superconductors Type-II superconductors Vortex flow Magnetic properties |
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Estudiamos el comportamiento de las curvas de magnetización y de las barreras de Bean-Livingston en superconductores tipo I y tipo II, la respuesta de los superconductores mesoscópicos ante campos magnéticos alternos, el efecto de las fluctuaciones térmicas en superconductores mesoscópicos cuadrados y los diferentes mecanismos disipativos que aparecen a altas frecuencias, en el rango de las microondas. Encontramos que la fortaleza de las barreras de Bean-Livingston depende de la condición de contorno y que la entrada de vórtices en las muestras superconductoras mesoscópicas produce un reforzamiento de las barreras superficiales. Cuando las fluctuaciones térmicas son pequeñas, del orden de las que se observan en los superconductores de baja T_c, observamos estados meta-estables con tiempos de vida largos, obteniéndose histéresis en las curvas de magnetización. En cambio, cuando las fluctuaciones térmicas son fuertes, del orden de las que aparecen en superconductores de alta T_c, detectamos que es frecuente la entrada de vórtices activados térmicamente a través de las barreras superficiales. Esto conduce a una disminución en la magnetización y a un número no entero de vórtices (en promedio) dentro del superconductor. Contrario a lo que ocurre en sistemas macroscópicos, encontramos que la disipaci ón ac en muestras mesoscópicas es máxima antes de la penetración de los vórtices y después de la entrada se observa una supresión brusca de las pérdidas ac. Obtuvimos evidencias experimentales en favor de que una parte de las pérdidas a frecuencias de microondas es debida a los vórtices nacientes (vórtices que están parcialmente dentro de la muestra y nucleados en la superficie). También pudimos modelar y reportar fenómenos nuevos en superconductores macroscópicos debidos a efectos de frustración y desorden (vidrios de vórtices en tipo II) y a efectos de frustración y competencia de distintas escalas de energía (estado intermedio en superconductores tipo I). Partiendo de primeros principios, obtuvimos naturalmente patrones correspondientes al estado intermedio a diferentes valores del campo magnético externo. Encontramos que hay una fuerte inuencia de las barreras superficiales, de las condiciones iniciales y de la historia magnética previa. En superconductores macroscópicos tipo II, observamos que las corrientes críticas en el plano tienen un incremento pronunciado en la transición de fase desde un vidrio de Bragg a un vidrio de vórtices. En cambio las corrientes críticas en la dirección del eje c tienen un salto discontinuo hacia abajo, este último resultado concuerda con lo que se esperaría en una transición de primer orden |
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I25-R131-612010-04-22T14:32:25Z Dinámica del flujo magnético en materiales superconductores Magnetic flux dynamics in superconducting materials Hernández Nieves, Alexander Física Superconductividad Superconductividad Mesoscópico Vórtices Comportamiento magnético Superconductivity Mesoscopic Magnetic fields High-TC suprconductors Ginzburg-Landau theory Type-I superconductors Type-II superconductors Vortex flow Magnetic properties Estudiamos el comportamiento de las curvas de magnetización y de las barreras de Bean-Livingston en superconductores tipo I y tipo II, la respuesta de los superconductores mesoscópicos ante campos magnéticos alternos, el efecto de las fluctuaciones térmicas en superconductores mesoscópicos cuadrados y los diferentes mecanismos disipativos que aparecen a altas frecuencias, en el rango de las microondas. Encontramos que la fortaleza de las barreras de Bean-Livingston depende de la condición de contorno y que la entrada de vórtices en las muestras superconductoras mesoscópicas produce un reforzamiento de las barreras superficiales. Cuando las fluctuaciones térmicas son pequeñas, del orden de las que se observan en los superconductores de baja T_c, observamos estados meta-estables con tiempos de vida largos, obteniéndose histéresis en las curvas de magnetización. En cambio, cuando las fluctuaciones térmicas son fuertes, del orden de las que aparecen en superconductores de alta T_c, detectamos que es frecuente la entrada de vórtices activados térmicamente a través de las barreras superficiales. Esto conduce a una disminución en la magnetización y a un número no entero de vórtices (en promedio) dentro del superconductor. Contrario a lo que ocurre en sistemas macroscópicos, encontramos que la disipaci ón ac en muestras mesoscópicas es máxima antes de la penetración de los vórtices y después de la entrada se observa una supresión brusca de las pérdidas ac. Obtuvimos evidencias experimentales en favor de que una parte de las pérdidas a frecuencias de microondas es debida a los vórtices nacientes (vórtices que están parcialmente dentro de la muestra y nucleados en la superficie). También pudimos modelar y reportar fenómenos nuevos en superconductores macroscópicos debidos a efectos de frustración y desorden (vidrios de vórtices en tipo II) y a efectos de frustración y competencia de distintas escalas de energía (estado intermedio en superconductores tipo I). Partiendo de primeros principios, obtuvimos naturalmente patrones correspondientes al estado intermedio a diferentes valores del campo magnético externo. Encontramos que hay una fuerte inuencia de las barreras superficiales, de las condiciones iniciales y de la historia magnética previa. En superconductores macroscópicos tipo II, observamos que las corrientes críticas en el plano tienen un incremento pronunciado en la transición de fase desde un vidrio de Bragg a un vidrio de vórtices. En cambio las corrientes críticas en la dirección del eje c tienen un salto discontinuo hacia abajo, este último resultado concuerda con lo que se esperaría en una transición de primer orden The magnetization curves, the Bean-Livingston barrier in type I and type II superconductors, the ac magnetic response, the effects of thermal fluctuations on the magnetic behavior and the different dissipation mechanism at microwave frequencies are investigated in mesoscopic superconductors. For small mesoscopic samples we study the peaks and discontinuous jumps found in the magnetization as a function of magnetic field. To interpret these jumps we consider that vortices located inside the sample induce a reinforcement of the Bean- Livingston surface barrier at fields greater than the first penetration field Hp1. This leads to multiple penetration fields Hpi = Hp1;Hp2;Hp3; … for vortex entrance in mesoscopic samples. For low-T_c mesoscopic superconductors we found that the meta-stable states due to the surface barrier have a large half-life time, which leads to the hysteresis in the magnetization curves as observed experimentally. A very different behavior appears for high-T_c mesoscopic superconductors where thermally activated vortex entrance/exit through surface barriers is frequent. This leads to a reduction of the magnetization and a non-integer average number of flux quanta penetrating the superconductor. At microwave frequencies we found that each vortex penetration event produces a significant suppression of the ac losses since the imaginary part of the ac susceptibility X"(H_dc) as a function of the magnetic field (Hdc) increases before the penetration of vortices and then it decreases abruptly after vortices have entered into the sample. We show that nascent vortices (vortices that are partly inside the sample and nucleated at the surface) play an important role in the dynamic behavior of mesoscopic samples. In type I macroscopic superconductors with first-principles simulations of the TDGL equations we have been able to reproduce several features of the intermediate state observed in experiments. Particularly, droplet and striped patterns are obtained depending on the applied field.We found that there is a strong influence on the initial conditions and magnetic history in the observed structures of the intermediate state patterns, suggesting a complex energy landscape with several competing free energy minima. We also present dynamical simulations of anisotropic three dimensional macroscopic type II superconductors with point disorder. We study how the nonlinear current-voltage curves change as a function of disorder intensity across the transition line between the Bragg Glass and a Vortex Glass phases. The first order character of the transition shows up clearly as a jump in the nonlinear transport response along the c-axis 2004-12-16 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/61/1/1Alexander%20Hernandez%20Nieves.pdf es Hernández Nieves, Alexander (2004) Dinámica del flujo magnético en materiales superconductores / Magnetic flux dynamics in superconducting materials. Tesis Doctoral en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/61/ |