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Dinámica oscilatoria de la red de vórtices en superconductores de alta temperatura crítica


Oscillatory dynamics of vortices in high temperature superconductors

Valenzuela, Sergio O.

Director(a):
Bekeris, Victoria I.
 
Institución otorgante:
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Fecha:
2001
Tipo de documento: 
Tesis Doctoral
 
Formato:
text; pdf
Idioma:
Español
Temas:
Física / Superconductores - Física / Electromagnetismo - SUPERCONDUCTORES DE ALTA TEMPERATURA CRITICA - YBa2 Cu3 O7 - VORTICES - CORRIENTE CRITICA - TRANSICIONES DE FASE DINAMICAS - DINAMICAOSCILATORIA - ORDEN - MOVILIDAD - SUSCEPTIBILIDAD AC.
Descripción:
Los vórtices en los superconductores de alta temperatura crítica constituyen un sistema modelo para el estudio de transiciones de fase dinámicas y termodinámicas. La combinación de las interacciones vórtice-vórtice y el anclaje por defectos en la matriz superconductora determina la respuesta electromagnética de los superconductores tipo-II y, a su vez, provee un sistema ideal para estudiar el efecto del desorden en un medio elástico. Mientras que las interacciones entre vórtices tienden a ordenar la estructura de vórtices y los defectos a desordenarla, su efecto combinado da lugar a una variedad de comportamientos colectivos y dinámicos notablemente rico. En esta Tesis, estudiamos la respuesta dinámica en estos sistemas de vórtices principalmente en respuesta a la aplicación de fuerzas oscilatorias por debajo de la transición de solidificación. La motivación de este trabajo surge por la observación de nuevos fenómenos que incluyen una dependencia en la historia de la muestra y efectos de memoria en la respuesta de los superconductores tipo-II y por la necesidad de lograr un control completo del comportamiento de los vórtices ante fuerzas externas, lo que es requerido para posibles aplicaciones. El objetivo de esta Tesis es presentar una descripción de la respuesta de los vórtices tanto desde un punto de vista experimental como numérico. Midiendo susceptibilidad ac en cristales de YBa2Cu3O7 con maclas, mostramos que el sistema de vórtices puede ser atrapado en estados metaestables con diferente grado de orden que aparecen en respuesta a diferentes historias termomagnéticas del sistema. Demostramos que la presión ejercida por el campo ac oscilante ordena el sistema de vórtices en la zona de penetración, incrementando localmente su movilidad. La estabilidad de los estados ordenados y desordenados junto con el perfil espacial de la movilidad de los vórtices generan la aparición de efectos de memoria. Mostramos también que cuando los vórtices son “agitados” por un campo temporalmente simétrico (ej., sinusoidal) se organizan en una estructura ordenada y fácil de mover pero que, por el contrario, cuando el campo ac es temporalmente asimétrico (ej., diente de sierra), la estructura final es más desordenada y anclada. Esto es característico de un movimiento plástico de la red de vórtices y sugiere que el ordenamiento debido a campos simétricos es esencialmente distinto a un proceso de equilibración o a una cristalización dinámica por la aplicación de corrientes altas. Proponemos un modelo fenomenológico para la respuesta ac basada en observaciones experimentales y obtenemos los perfiles de campo y corriente en forma analítica y numérica para distintas geometrías. La hipótesis principal del modelo es un anclaje efectivo inhomogéneo en la muestra lo cual se infiere de la movilidad variable de los vórtices. Completamos nuestra descripción realizando simulaciones de dinámica molecular sobreamortiguada con el objetivo de hallar una conexión entre la respuesta macroscópica y el comportamiento microscópico o, entre la movilidad y el grado de orden de la red de vórtices. Modelamos el sistema de vórtices como un conjunto de partículas interactuantes en un medio desordenado con una gran densidad de centros de anclaje distribuidos al azar y estudiamos la concentración de defectos y la movilidad de la red de vórtices en repuesta a distintas fuerzas externas. Complementamos estos resultados con estudios de transporte y susceptibilidad ac en muestras que presentan un efecto pico en la densidad de corriente crítica. Mostramos que el desorden generado en la zona del pico puede ser inhibido en forma parcial forzando un movimiento oscilatorio de los vórtices aún cuando la red es blanda y su movimiento plástico. La red de vórtices puede ser ordenada en forma adicional por debajo de un temperatura definida en donde las interacciones entre vórtices parecen vencer a las tensiones generadas por el anclaje y ocurre un cambio a un régimen elástico. La Tesis concluye con dos proyectos relacionados menores que son incluidos como Apéndices. En primer lugar, extendemos el algoritmo con el que obtuvimos los perfiles de campo y corriente en muestras con anclaje inhomogéneo para poder incluir corrientes de transporte. En segundo lugar, describimos una técnica ac que desarrollamos para medir la magnetización remanente en la muestra y presentamos resultados que muestran efectos de historia.
Identificador:
http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3372_Valenzuela
Identificador único:
http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/h/1847
Derechos:
info:eu-repo/semantics/openAccess
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Licencia de uso:
Licencia Creative Commons


Cita bibliográfica:

Valenzuela, Sergio O.  (2001).     Dinámica oscilatoria de la red de vórtices en superconductores de alta temperatura crítica.  (Tesis Doctoral).    Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires.    [consultado:  ] Disponible en el Repositorio Digital Institucional de la Universidad de Buenos Aires:  <http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3372_Valenzuela>