HTCS-01

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HTCS-01
II. A Dinâmica do Método Científico o exemplo da
supercondutividade de alta temperatura
Supercondutividade convencional 1)
Resistência nula
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HTCS-02
2) Efeito Meissner
? Levitação magnética
Campo magnético não entra na amostra
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HTCS-03
Aplicações tecnológicas no dia-a-dia?
gelo
N2
4He
0
-250
-269
-200
-150
T (C)
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HTCS-04
O diagrama de fases de um supercondutor de alta Tc
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HTCS-05
Diferenças fundamentais entre os SUCs

• alta Tc

• estado normal metálico ou isolante (dep de x)

• proximidade de uma fase magnética

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HTCS-06
Estrutura cristalina
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HTCS-07
Cálculos de bandas caso não-dopado (x 0)
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HTCS-08
Ordenamento antiferromagnético planos de CuO2
?
O
Cu
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HTCS-09
Descrição simplificada do isolante
antiferromagnético dopado
Favorece o salto do buraco entre sítios
Repulsão Coulombiana a energia total aumenta se
2 e?s ocuparem o mesmo orbital ? termo de
correlação
(Modelo de Hubbard)
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HTCS-10
S/ dopagem energia é minimizada se colocarmos 1
buraco por sítio

• os buracos tendem a ficar localizados nos sítios
• sistema é um isolante (Mott)
• (para qq valor da repulsão Coulombiana)

C/ dopagem buracos adicionais são
compartilhados, diminuindo o momento local ? a
tendência à ordem é enfraquecida
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HTCS-11
O que o modelo simplificado prevê (2 dimensões)?
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HTCS-12
Este exemplo ilustra que a dimensão, d, do
sistema desempenha um papel crucial
d ? ? desvios do comportamento médio (flutuações)
?
Teorias de Campo Médio podem prever
comportamentos pouco realistas em d 1 ou 2
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HTCS-13
Comportamento magnético razoavelmente bem
explicado pelo modelo simplificado
E como explicar a fase AFM se estender a uma
dopagem não-nula? multi-orbitais, 3a. dimensão,
etc
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HTCS-14
Vejamos agora a fase SG
Inicialmente pensou-se tratar de uma fase de
vidro de spin spin-glass, mas estudos
experi-mentais e teóricos recentes sugerem
tratar-se de uma fase listrada
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HTCS-15
Fase listrada melhor observada num primo dos
supercondutores
Formação de CDW onda de densidade de carga ?
novo ingrediente ordenamento direcional
dos orbitais d do Mn
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HTCS-16
Ondas de densidade de carga e ondas de densidade
de spin
Separemos os elétrons em duas espécies spin-?
e spin-?
N.B. Em 1-D não há ordem magnética de longo
alcance a SDW é um estado quase-ordenado
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HTCS-17
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HTCS-18
Se período da CDW incomen-surável com a rede
i.e., ? ? r a r racional e a parâmetro de
rede ? transporte de corrente é não-ômico
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HTCS-19
Acredita-se que nos HTCS haja um equilíbrio entre
o ordenamento de spin (AFM, nao SDW) e o
ordenamento de cargas (tipo CDW) ao longo de uma
direção (? na Fig.)
As cargas tendem a se agrupar em regiões de menor
ordem AFM
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HTCS-20
Vejamos agora a Supercondutividade
Qual o mecanismo (i.e., o que torna alguns
materiais) SUC?
Para responder a esta pergunta, voltemos aos SUC
convencionais
Efeito isotópico
(M é a massa do isótopo utilizado como íon da
rede)
?ions participam ativamente ? fônons
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HTCS-21
Frölich (1951) Um elétron pode atrair outro, via
interação com os fônons
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HTCS-22
2 elétrons interagindo atrativamente em presença
do mar de Fermi formam um estado ligado par de
Cooper (1957)
?F
Gás de e? s
interação atrativa
Conseqüência abre-se um gap no espectro
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HTCS-23
Para entender o papel do gap, analisemos o
processo de condução em metais normais (cargas
positivas)
Buraco só é espalhado (?? resistência) pq há
estados finais disponíveis
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HTCS-24
Condução por pares
KCM 0
Para um par sentir a impureza teria que ser
quebrado
KCM ? 0 ?? alto custo energético (gap!)
Ao formarem pares, os elétrons se vacinam
contra as fontes de resistência
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HTCS-25
Teoria BCS Bardeen, Cooper Scrieffer (1957)
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HTCS-26
HTCS ausência de efeito isotópico sugestiva de
outro mecanismo
R 0
? ? ?
Candidato interação (magnética) entre spins
Até o momento não há teoria satisfatória para os
HTCS!!!