Equação Linearizada de Ginzburg-Landau: Aplicações no
Estudo da Nucleação Supercondutora.
Nome: GABRIEL AYRES MARÇAL
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 29/12/2021
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JORGE LUIS GONZALEZ ALFONSO | Co-orientador |
| VALBERTO PEDRUZZI NASCIMENTO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| JORGE LUIS GONZALEZ ALFONSO | Coorientador |
| MAGDA BITTENCOURT FONTES | Examinador Externo |
| VALBERTO PEDRUZZI NASCIMENTO | Orientador |
| WANDERLÃ LUIS SCOPEL | Examinador Interno |
Resumo: Supercondutividade é um ramo da física da matéria condensada que vem sendo bastante estudado devido ao seu potencial para aplicações tecnológicas. Os materiais supercondutores têm boa aplicabilidade por possuírem a propriedade de conduzir corrente elétrica sem perdas de energia (sem resistência elétrica) além de possuírem um diamagnetismo perfeito quando resfriado a baixo da temperatura crítica. Estes materiais estão sendo muito utilizados em diversas tecnologias para veículos de transporte de passageiros, armazenamento de energia elétrica, equipamentos de uso médico-hospitalar, motores para transformação de energia elétrica, equipamentos supercondutores e atualmente na fabricação de chaves supercondutoras (junções Josephson).
Nesta dissertação, abordamos aspectos e propriedades da supercondutividade, tais como, o Efeito Meissner (expulsão do campo magnético), resistividade nula, temperaturas e campos críticos, tipos de supercondutores, entre outros. Discutimos, também, teorias que surgiram ao longo dos anos para explicar fenômenos supercondutores (London, BCS e Ginzburg-Landau). Voltamos nossa atenção para a teoria de Ginzburg-Landau que foi desenvolvida expandindo a energia livre do sistema em potências do parâmetro de ordem, em torno da temperatura crítica (temperatura acima da qual a supercondutividade de um sistema particular é destruída), como o intuito de explicar as propriedades termodinâmicas da transição do estado normal para o estado
supercondutor. Nesta teoria, o parâmetro de ordem caracteriza o estado supercondutor e assume valores não nulos abaixo da temperatura crítica.
Especificamente, fizemos um estudo teórico da equação linearizada de Ginzburg-Landau e de sua aplicação ao estudo da nucleação da supercondutividade em sistemas de filmes finos com e sem condições de borda de Ginzburg-Landau ou com estruturas de domínios magnéticos steplike. Para cada caso, um algoritmo do MATLAB resolveu numericamente a respectiva equação linearizada através do método de diferenças finitas, fornecendo a dependência da temperatura crítica com o campo magnético e a localização do parâmetro de ordem de amostras com dimensões da ordem do comprimento de coerência. A analogia entre a equação linearizada de Ginzburg-Landau de uma amostra global na presença de um campo magnético com a equação de Schrodinger para um oscilador harmônico duplo quântico revelou o caráter ondulatório da nucleação supercondutora.
