Interação de vórtices com interfaces de defeitos em supercondutores mesoscópicos - Santos, Rodolfo Carvalho dos (2022)
Com apenas algumas exceções, as propriedades eletrônicas de supercondutores do tipo II e a performance dos dispositivos supercondutores são determinadas pela ação de fluxo magnético. Sendo assim, a manipulação sistemática dos vórtices por meio de defeitos, que inclui a sua fixação e/ou o seu movimento guiado, constitui uma ferramenta importante para melhorar as propriedades desses componentes. Neste trabalho, utilizamos a Teoria de Ginzburg-Landau Dependente do Tempo (em inglês Time-Dependent Ginzburg-Landau, TDGL) para compreender melhor como os fluxóides que penetram em amostras supercondutoras interagem com as diferentes estruturas de defeitos. Desse modo, foram realizadas simulações numéricas utilizando o formalismo TDGL para se estudar a interação vórtice-defeito, divididas em três partes. Na parte 1, foram simuladas três amostras supercondutoras de tamanho 30 ξ(0) × 30 ξ(0), onde ξ(0) é o comprimento de coerência em T = 0, cada uma com um diferente tipo de defeito de tamanho 10 ξ(0) × 10 ξ(0), concêntrico com a amostra. Os defeitos consistem de um buraco que transpassa o material (antidot, AD), um buraco raso (blind-hole, BH) e uma torre (antipinning, AP), e todos os sistemas foram simulados em T = 0.5 T_c. Na parte 2, foram simuladas quatro amostras supercondutoras de tamanho 56 ξ(0) × 56 ξ(0), cada uma com um diferente tipo de defeito de tamanho 20 ξ(0) × 20 ξ(0), concêntrico com a amostra, à temperatura T = 0. Os defeitos são AD, BH, AP e SA (smooth antidot), uma espécie de antidot onde o parâmetro de ordem cai a zero suavemente na região do defeito. Na parte 3, foram simuladas duas amostras de tamanho 56 ξ(0) × 56 ξ(0) à temperatura T = 0. Na primeira amostra foi inserida uma rede de defeitos com 25 defeitos triangulares e, na segunda amostra, um único defeito triangular de tal forma que ambas possuam a mesma área e tipo de defeito (BH). Observou-se que a natureza do defeito não interfere no valor do primeiro campo crítico (H_c1) e que as configurações dos vórtices são influenciadas pelas correntes ao redor dos defeitos. Além disso, nas amostras maiores, os vórtices formam estruturas do tipo concha e as amostras com defeitos triangulares apresentaram um aprisionamento efetivo dos vórtices nas condições estudadas.