Supercondutividade em escalas macro e mesoscópica: síntese de materiais cerâmicos e simulações computacionais usando a teoria TDGL

Resumo

Esta proposta está voltada para duas linhas de pesquisa distintas na área de supercondutividade/materiais supercondutores em escala macro e nanométrica. Uma delas, na linha experimental, focada na produção e caracterização estrutural, elétrica e magnética de nanofibras e nanofios de supercondutores não convencionais, tais como os óxidos. Propomos o estudo do YBCO em suas estequiometrias Y123 e Y358 e do BSCCO (B2212). As amostras serão produzidas pela técnica de Solution Blow Spinning e as soluções precursoras serão obtidas por processos Sol-Gel. Os espécimes resultantes serão analisados e caracterizados via análises térmicas (TGA/DTA), difração de raios x, energia dispersiva de raios x, microscopia eletrônica de varredura, magnetometria e transporte elétrico. As duas últimas serão essenciais para as análises das propriedades supercondutoras, incluindo estudos da supercondutividade de weak links. A outra linha de pesquisa está voltada ao estudo teórico de materiais supercondutores de dimensões mesoscópicas. A motivação de se estudar tais materiais é que, devido aos avanços das técnicas de nanofabricação, estudos experimentais de supercondutores estruturados e de dimensões mesoscópicas se tornaram factíveis. Uma das aplicações de destaque desses materiais são os single photon detectors. Nesses dispositivos é injetada uma corrente próxima à corrente crítica do material. Quando um fóton atinge o supercondutor, o local da incidência é aquecido levando o material para o estado normal. Cria-se, então, um estado resistivo cuja resposta é um pico no potencial medido e, então, ocorre a detecção do fóton. Contudo, com o transporte de altas correntes, nesses materiais há a possibilidade do surgimento de estados resistivos devido à nucleação de vórtices cinemáticos gerados pela formação das ditas phase slip lines (e não por campos magnéticos, como são os vórtices de Abrikosov). Assim, o conhecimento mais profundo dos mecanismos de dissipação em supercondutores mesoscópicos é de grande importância além de ser uma área pouco explorada. Os estudos teóricos serão realizados por simulações computacionais resolvendo-se as equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo devidamente adaptadas para se considerar processos de dissipação de energia e difusão térmica. (AU)