Propriedades Magnéticas de Supercondutores de Duas Bandas no Estado Intertipo
Regime intertipo. Supercondutores multibandas. Matéria exótica de vórtices. Diagramas de fases. Energia de interação.
Convencionalmente os materiais supercondutores são classificados como tipo I ou tipo II devido a apresentarem, respectivamente, diamagnetismo perfeito ou penetração de fluxo magnético quantizado na forma de vórtices. A distinção é feita através do parâmetro de Ginzburg-Landau κ “ λ{ξ. Quando κ ă 1{?2 os supercondutores são classificados como do tipo I, enquanto quando κ ą 1{?2 os supercondutores são classificados como do tipo II. Todavia, existe um regime não convencional com propriedades magnéticas incomuns, denominado regime intertipo (IT), que possui configurações exóticas de fluxo magnético,
onde a interação entre os vórtices pode ocorrer de forma não monotônica, resultando em uma atração de longo alcance e repulsão de curto alcance. As interações não monotônicas favorecem energeticamente, no condensado, a formação de agregados (clusters) de vórtices, ilhas de vórtices coexistindo com domínios Meissner, tiras (stripes) de vórtices, labirintos, entre outros. Esse regime ocorre na vizinhança do ponto de Bogomol’nyi κ0 “ 1{?2, onde qualquer configuração de vórtice é energeticamente igual e o estado condensado se torna auto-dual e infinitamente degenerado. Nesta dissertação investigamos as configurações da matéria de vórtices em filmes finos supercondutores bidimensionais consistindo de dois condensados acoplados por uma energia inter-banda, conhecido como acoplamento Josephson. Para obter as configurações de vórtices, foi aplicado o formalismo de Ginzburg-Landau de duas componentes em conjunto com a representação de Eilenberger que conecta os parâmetros fenomenológicos com os parâmetros microscópicos. Na representação
de Eilenberger os parâmetros microscópicos que se destacam no modelo são a razão entre as velocidades de Fermi de cada banda v1{v2, a densidade de estados de cada banda e a matriz de acoplamento elétron-fônon. Apresentamos diagramas de fases que relacionam v1{v2 com a temperatura T para valores fixos do numéro vórtices na amostra que capturam a resposta volumétrica evitando a influência das bordas. Através dos
diagramas de fases podemos visualizar diferentes transições típicas de supercondutores do tipo II/I, e para determinados valores de v1{v2 e T ocorrem transições para o regime intertipo caracterizadas pelo surgimento de cadeias de vórtices, labirintos, e aglomerados de vórtices que podem coexistir com regiões livres de fluxo. A medida que a razão v1{v2 diminui a interação se torna fortemente não monotônica atrativa e é energeticamente
mais favorável à formação de tiras (stripes) de vórtices. Para completeza dos nossos resultados, analisamos o comportamento da energia de interação entre vórtices em função da sua distância de separação. O comportamento mostrou-se não convencional variando entre repulsivo, atrativo ou não monotônico de acordo com a região determinada pelos parâmetros microscópicos no diagrama de fases.