Controlled Manipulation of Vortices in 3D/2D Superconducting Samples

Manipulación controlada de vórtices en muestras superconductoras 2D/3D

Es bien conocido que la teoría de Ginzburg-Landau es una herramienta teórica confiable para investigar el estado de Shubnikov en muestras superconductoras en presencia de campos magnéticos aplicados. En este trabajo resolvemos el sistema de ecuaciones Ginzburg Landau en dos y tres dimensiones en dos casos particulares: para un paralelepípedo de volumen Vp; con área transversal Sp=9ξ²(0),36ξ²(0) y altura hp=1ξ(0),6ξ(0), donde ξ(0) es la longitud de coherencia y por otra parte, para un disco fino con un defecto circular y triangular centrado con topología punto/anti-punto. En ambos casos las muestran están submersas en un campo magnético homogéneo. Los efectos de las fuerzas de anclaje/anti-anclaje debido a los defectos en el disco y los efectos de demagnetización debido al tamaño finito del paralelepipedo sobre la configuración de vórtices y campos críticos son discutidos. En el caso tridimensional, el campo magnético y el parámetro de orden no son invariantes a lo largo de la dirección z.

1. INTRODUCCIÓN

Si el tamaño de la muestra superconductora a lo largo de la dirección en la que se aplica el campo magnético externo es menor que las dimensiones laterales de su sección transversal, los efectos desmagnetizantes (las corrientes de apantallamiento producidas un campo perdido que potencian la inducción magnética cerca del borde de la muestra) juegan un papel muy importante en la física superconductora. Entonces, el campo magnético necesario para nuclearse en vórtices en muestras mesoscópicas, es mayor que el equivalente para muestras macroscópicas, que es sólo el campo aplicado [1,2]. En 2013, F. Rogeri et.al estudiaron el perfil del campo magnético en un superconductor con geometría SQUID empleando una aproximación genuinamente 3D para las ecuaciones de Ginzburg Landau [3]. Varios autores estudiaron las propiedades magnéticas en discos y esferas tridimensionales mesoscópicas, encontraron características diferentes en la magnetización medida por sondas Hall comparativamente pequeñas y la creación de una capa superficial a campos magnéticos más altos que aumentan el número de vórtices en la muestra [4,5]. En un trabajo reciente, utilizando la aproximación convencional 2D de Ginzburg-Landau, los autores de este trabajo estudiaron la influencia de una zanja/barrera pentagonal/hexagonal en el estado superconductor de un disco mesoscópico, encontraron nuevos fenómenos debidos a las interacciones en competencia de la frontera/geometría/ y los defectos de nanoingeniería [6,7]. a posibilidad de controlar la densidad de los vórtices los ha convertido en uno de los sistemas experimentales [8]-[13] y teóricos favoritos [14]-[16] para estudiar la física del estado sólido.