Correntes críticas e comportamento dinâmico dos vórtices em fitas supercondutoras do tipo II com arranjos conformes de centros de aprisionamento

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Filenga, Daví [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Fita supercondutora; Efeitos de tamanho; Arranjo conforme; Forças críticas; Superconducting tape; Size effects; Conformal array; Critical forces
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/138967

Na presente dissertação realizou-se o estudo das forças críticas e do comportamento dinâmico dos vórtices magnéticos de fitas supercondutoras do tipo II com arranjos conformes de centros de aprisionamento (pinning), bem como de diversos outros tipos de arranjos e também de diferentes trechos de arranjos. Além dos efeitos da geometria finita e aprisionamento, foi analisado o comportamento do sistema ao variar parâmetros externos como força de transporte e campo magnético. Os sistemas simulados correspondem a supercondutores bidimensionais, finitos na direção transversal e infinitos na direção longitudinal. A descrição das interações existentes no sistema pôde ser feita através de um conjunto de equações de Langevin, as quais foram resolvidas utilizando a técnica de Dinâmica Molecular. As soluções destas equações permitiram, dentre outros resultados, a obtenção das trajetórias e velocidades dos vórtices. Através das trajetórias, foi possível determinar o comportamento dinâmico das linhas de fluxo, e através das velocidades, os valores de força crítica. Para obter as posições iniciais dos vórtices, foi utilizado um algoritmo de Recozimento Simulado Generalizado (Generalized Simulated Annealing), o qual permitiu obter as configurações de menor energia do sistema. Os cálculos realizados foram feitos para 154 diferentes sistemas, que consistiram na análise do comportamento das interações neles existentes ao variar o campo magnético externo (H) aplicado nas amostras, bem como na análise dos efeitos de tamanho das fitas supercondutoras, utilizando diferentes arranjos e trechos de arranjos de centros de aprisionamento. Para o estudo da influência do campo magnético aplicado, foi feita uma varredura com diferentes valores de H e um valor fixo de largura de fita, tanto para o arranjo conforme quanto para os arranjos quadrado, aleatório, hexagonal e conforme deformado de centros de aprisionamento, a fim de realizar comparações. Para o estudo dos efeitos de tamanho, foram utilizados valores fixos de campo magnético externo aplicado e diferentes larguras de fita, com arranjos de centros de aprisionamento conforme, aleatório e conforme deformado, bem como diferentes trechos dos arranjos conforme e conforme deformado. Em todos os casos, a densidade de centros de aprisionamento, para efeitos de comparação, foi mantida constante para todos os tipos de arranjos e trechos de arranjos. Os resultados mostram que o arranjo conforme de centros de aprisionamento, e também trechos desse arranjo, apresentam maior estabilidade que os outros tipos de arranjos e trechos de arranjos analisados, revelando, com algumas exceções, maiores valores de força crítica para os valores de campo utilizados. Este resultado também pode ser observado em simulações numéricas que lidam com sistemas supercondutores infinitos. Entretanto, foi possível notar que o aumento na força crítica depende significativamente dos valores de campo magnético aplicados. Enquanto que em sistemas infinitos são reportados acréscimos nas forças críticas, para todos os valores de campo analisados, que podem chegar a até 100% para o arranjo conforme em relação a arranjos aleatórios de centros de aprisionamento, para o caso de fitas supercondutoras encontramos acréscimos nas forças críticas, para todos os valores de campo analisados em sistemas com largura fixa, que chegam a até 65,22%, aproximadamente, para o arranjo conforme em relação a arranjos aleatórios, bem como acréscimos que chegam a até 140% para o arranjo conforme em relação ao arranjo hexagonal de centros de aprisionamento. Ao variar a largura das amostras, encontramos acréscimos de até 81,82%, aproximadamente, para o arranjo conforme e, para trechos do arranjo conforme, um acréscimo de até 127,27%, aproximadamente, na força crítica em relação a arranjos aleatórios de centros de aprisionamento, considerando diferentes valores de H.