Estudo do estado resistivo de supercondutores mesoscópicos de espessura finita

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo do estado resistivo de supercondutores mesoscópicos de espessura finita. Com os avanços em técnicas experimentais, tornou-se possível nas últimas décadas a fabricação de dispositivos supercondutores em escala nanométrica. Tendo em vista que a aplicação de correntes é fundamental para o funcionamento destes dispositivos, o estudo de amostras supercondutoras com correntes aplicadas ganhou enorme atenção na literatura. É bem conhecido que tal configuração apresenta a possibilidade da formação de um estado resistivo, onde, acima de uma corrente crítica, a supercondutividade coexiste com uma diferença de potencial através da amostra e linhas de deslizamento de fase (PSL's) ou vórtices cinemáticos são periodicamente formados. Devido ao grande desafio computacional que este problema apresenta, os trabalhos existentes na literatura utilizam aproximações, como a negligência do auto-campo gerado pelas correntes supercondutoras, para tornar o problema bidimensional. Recentemente, no entanto, foi mostrado que a distribuição dessas correntes e, consequentemente, o auto-campo gerado por elas, desempenha um papel importante na dinâmica do estado resistivo. Tal resultado questiona a aproximação acima citada e exige uma análise mais detalhada, que o presente projeto pretende desenvolver. Propõe-se aqui a resolução completa do problema em três dimensões, considerando assim tanto os efeitos do auto-campo, quanto os efeitos de desmagnetização devido ao tamanho finito da amostra supercondutora. Com isso, será possível o estudo, sem quaisquer aproximações, dos efeitos do auto-campo na dinâmica do estado resistivo de filmes supercondutores com corrente aplicada, bem como os efeitos das componentes não transversais do auto-campo, até hoje não estudadas diretamente. Paralelamente a isso, o poder computacional que o presente projeto proporcionará, faz com que seja possível o estudo do estado resistivo para outras configurações, como é o caso dos supercondutores de múltiplas bandas, que ganharam enorme importância nos últimos anos devido à descoberta de novos materiais supercondutores. Apesar desse interesse, o estado resistivo desses materiais permanece ainda restrito para o caso de filamentos. O presente projeto visa ampliar esses estudos para o caso de filmes, estudando os processos de deslizamento de fase e criação de vórtices cinemáticos, até o momento inexplorados pela literatura. Ainda outro caso que o presente projeto tem como objetivo estudar é a aplicação de um gradiente térmico simultaneamente à corrente. É bem conhecido que a presença de um gradiente térmico afeta a configuração de vórtices, atuando como um mecanismo de pinning. Tendo em vista a possível utilização deste efeito em dispositivos supercondutores, a investigação do estado resistivo nesta configuração se revela importante e ainda pouco explorada. (AU)