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Novas rotas de crescimento de supercondutores não convencionais da família Ba1-xKxFe2As2

Processo: 17/18754-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2018
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Cris Adriano
Beneficiário:Ana Flávia Pimenta Bonatto
Instituição-sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Magnetismo   Supercondutividade   Materiais supercondutores

Resumo

Neste projeto propomos o desenvolvimento de novas rotas sistemáticas de crescimento de amostras monocristalinas de novos supercondutores não convencionais de Ba1-xKxFe2As2 crescidos pela técnica de fluxo metálico de Índio para que possamos correlacionar as mudanças na preparação da amostra com a modificação em parâmetros finais da amostra. Os principais objetivos são: 1) obter amostras com alta qualidade cristalina; 2) obter amostras com tamanho típico de ~ 3 mm2 de superfície; 3) determinar a rampa de tratamento térmico ótima de crescimento das amostras de BaFe2As2 dopadas com K; 4) correlacionar a quantidade de K colocada na preparação da amostra, com a quantidade de K que é realmente incorporada no cristal obtido, ou seja, determinar x. Até o presente momento, nosso grupo ainda não conseguiu sintetizar de maneira sistemática amostras de BaFe2As2 dopadas com K através da técnica de fluxo metálico de In. Acreditamos que essas amostras, quando sintetizadas por fluxo de In terão potencial para apresentarem o valor da temperatura crítica supercondutora superior ao apresentado por amostras crescidas por outras técnicas (fluxo de Sn e/ou autofluxo). A metodologia básica de crescimento das amostras de Ba1-xKxFe2As2 pelo método de fluxo metálico consiste em: Pesar estequiométrica os materiais Ba-K-Fe-As-In, após, estes são colocados dentro de um cadinho de alumina com os elementos que tem pontos de fusão em mais altas temperaturas por baixo e o fluxo de In por cima. O cadinho é então colocado em um tubo de quartzo com lã de quartzo em baixo para evitar que o tubo quebre durante o aquecimento devido aos diferentes coeficientes de expansão térmica do quartzo e do cadinho. Outra porção de lã de quartzo é colocada em cima do cadinho para servir como filtro na hora da remoção do excesso de fluxo. O tubo de quartzo é fechado em vácuo (ou atmosfera inerte) e vai para o forno para tratamento térmico. Após o crescimento do cristal, mas ainda em temperaturas acima do ponto de fusão do fluxo de In, o tubo é rapidamente retirado do forno, invertido e colocado em uma centrífuga. No processo de centrifugação ocorre a saída do excesso de fluxo que ainda está líquido através da lã de quartzo, deixando o cristal no cadinho do outro lado. Após obtermos êxito no crescimento das amostras pela técnica de fluxo metálico de In as amostras poderão ser analisadas pelas técnicas de resistividade elétrica (medida utilizando quatro pontas metálicas), e susceptibilidade magnética para caracterização básica da existência das fases magnética e/ou supercondutora e verificação do valor das temperaturas de transição. Essas medidas são importantes para identificarmos se o dopante K está realmente sendo incorporado na estrutura cristalina da amostra de BaFe2As2. Isso é verificado pela mudança na temperatura de transição magnética que deve começar a diminuir e no surgimento de uma fase supercondutora. Por isso que estas medidas devem fazer parte deste projeto, pois o primeiro passo é obter os cristais (foco principal deste projeto), mas a continuação do trabalho requer saber se e quanto potássio está entrando na estrutura cristalina do composto. Medidas de resistividade elétrica serão realizadas pela colocação de quatro contatos elétricos na superfície da amostra no intervalo de temperatura de 2 - 300 K. Iremos utilizar o equipamento comercial PPMS (Physical Properties Measurement System) da Quantum Design. Medidas de susceptibilidade magnética serão realizadas no equipamento comercial MPMS (Magnetic Properties Measurement System) também da Quantum Design. Serão realizadas medidas de susceptibilidade magnética em função da temperatura (variando de 2-300 K) em baixos campos magnéticos (da ordem de 200 Oe) com ciclos de subida e descida (para obter medidas do tipo field cooling-zero field cooling) para identificação da fase supercondutora. (AU)