Besana, Rocío M. (2023) Efectos de tamaño finito en la hiperuniformidad de la materia de vórtices en superconductores / Finite-size effects on the hyperuniformity of vortex matter in superconductors. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
![[img]](/style/images/fileicons/application_pdf.png)
| PDF (Tesis) - Versión publicada Español 24Mb |
Resumen en español
En este trabajo, estudiamos la hiperuniformidad de la materia de vórtices superconductores en sistemas con diferentes tamaños en la dirección z del campo magnético aplicado. Para eso, estudiamos el comportamiento del factor de estructura a q bajos y cuantificamos el grado o clase de hiperuniformidad a través del exponente α de decaimiento algebraico cuando q → 0. En primer lugar, se analizan decoraciones magn´eticas de la fase sólida de vórtices con desorden puntual débil, las cuales permiten acceder a la red de vórtices nucleada en la superficie con gran resolución a q pequeños. Posteriormente, se realizan simulaciones realistas y adaptadas a los experimentos de redes tridimensionales de vórtices, empleando la técnica de dinámica molecular. En ambos casos, se observó que α decrece con 1/L, sugiriendo que el tamaño finito en z del sistema degrada la hiperuniformidad. En las simulaciones, además, se obtuvo que α es aproximadamente 0 para L muy pequeño, indicando la pérdida de la hiperuniformidad. En cuanto a los experimentos, la velocidad de decaimiento del factor de estructura es finita aun para los espesores más delgados.
Resumen en inglés
In this work, we study the hyperuniformity of superconducting vortex matter in systems with different sizes in the z direction of the applied magnetic field. To do this, we examine the behavior of the structure factor at low q and quantify the degree or class of hyperuniformity through the exponent α of algebraic decay as q → 0. First, we analyze magnetic decorations, an experimental technique that allows access to the vortex lattice nucleated on the surface of samples with high resolution at low q, of the solid phase of vortices with weak point disorder. Subsequently, we perform realistic molecular dynamics simulations adapted to experiments of three-dimensional vortex lattices. In both cases, it was observed that α decreases with 1/L, suggesting that the finite size in z of the system degrades hyperuniformity. In the simulations, additionally, it was found that α is approximately 0 for very small L, indicating the loss of hyperuniformity. As for the experiments, the decay velocity of the structure factor is finite even for the thinnest thicknesses.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Superconductors; Superconductores; [Hyperuniformity; Hiperuniformidad; Vortex matter; Materia de vórtices; Finite-size; Tamaño finito] |
| Referencias: | [1] Torquato, S. Hyperuniform states of matter. Physics Reports, 745, 1– 95, 2018. URL https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037015731830036X. 1, 7, 8, 9, 11 [2] Rumi, G., Aragón Sánchez, J., Elías, F., Cortés Maldonado, R., Puig, J., Cejas Bolecek, N. R., et al. Hyperuniform vortex patterns at the surface of typeii superconductors. Phys. Rev. Research, 1, 033057, Oct 2019. URL https: //link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevResearch.1.033057. 1, 10, 11, 12, 13, 14, 25, 51 [3] Laguna, M. F. Dinámica de vórtices en superconductores con diferentes tipos de anclaje. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, nov 2001. URL https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/35/002/35002701.pdf. 2, 5 [4] Sánchez, J. A. Propiedades electrónicas locales y materia de vórtices en el superconductor FeSe. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, feb 2023. URL https://fisica.cab.cnea.gov.ar/bt/images/7/72/Jazmn.pdf. 3, 19 [5] Fasano, Y. Observación microscópica de transformaciones estructurales en la materia de vórtices: desorden, elasticidad, dimensionalidad y dinámica de nucleación y crecimiento. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, dic 2003. URL https://fisica.cab.cnea.gov.ar/bt/images/5/5e/Tesis_Fasano.pdf. 3, 6, 18, 19, 20, 34, 35 [6] Blatter, G., Feigel’man, M. V., Geshkenbein, V. B., Larkin, A. I., Vinokur, V. M. Vortices in high-temperature superconductors. Rev. Mod. Phys., 66, 1125–1388, Oct 1994. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.66.1125. 4 [7] Gabrielli, A., Jancovici, B., Joyce, M., Lebowitz, J. L., Pietronero, L., Labini, F. S. Generation of primordial cosmological perturbations from statistical mechanical models. Physical Review D, 67, 043506, 2003. 7 [8] Zheng, Y., Liu, L., Nan, H., Shen, Z.-X., Zhang, G., Chen, D., et al. Disordered hyperuniformity in two-dimensional amorphous silica. Science Advances, 6 (16), eaba0826, 2020. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aba0826. 7 [9] Thien, Q. L., McDermott, D., Reichhardt, C. J. O., Reichhardt, C. Enhanced pinning for vortices in hyperuniform pinning arrays and emergent hyperuniform vortex configurations with quenched disorder. Physical Review B, 96 (9), sep 2017. URL https://doi.org/10.11032Fphysrevb.96.094516. 7, 10 [10] Chen, D., Zhuang, H., Chen, M., Huang, P. Y., Vlcek, V., Jiao, Y. Disordered hyperuniform solid state materials. Applied Physics Reviews, 10 (2), 021310, 05 2023. URL https://doi.org/10.1063/5.0137187. 7 [11] Amoah, T. Designer Disordered Complex Media: Hyperuniform Photonic and Phononic Band Gap Materials. Tesis Doctoral, University of Surrey, oct 2013. URL https://openresearch.surrey.ac.uk/esploro/outputs/doctoral/ Designer-disordered-complex-media--hyperuniform/99514904602346. 9 [12] Wu, B.-Y., Sheng, X.-Q., Hao, Y. Effective media properties of hyperuniform disordered composite materials. PLOS ONE, 12 (10), 1–13, 10 2017. URL https://doi.org/10.1371/journal.pone.0185921. 9 [13] Nizam, ¨U. S., Makey, G., Barbier, M., Kahraman, S., Demir, E., Shafigh, E. E., et al. Dynamic evolution of hyperuniformity in a driven dissipative colloidal system. Journal of Physics: Condensed Matter, 33 (30), 304002, jun 2021. URL https://dx.doi.org/10.1088/1361-648X/abf9b8. 10 [14] Pearl, J. Structure of superconductive vortices near a metal-air interface. Journal of Applied Physics, 37 (11), 4139–4141, 1966. URL https://doi.org/10.1063/1.1707989. 12 [15] Marchetti, M. C., Nelson, D. R. Translational correlations in the vortex array at the surface of a type-ii superconductor. Phys. Rev. B, 47, 12214–12223, May 1993. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.47.12214. 12 [16] Nelson, D. R., Le Doussal, P. Correlations in flux liquids with weak disorder. Phys. Rev. B, 42, 10113–10129, Dec 1990. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.42.10113. 12 [17] Puig, J., Elías, F., Sánchez, J. A., Maldonado, R. C., Rumi, G., Nieva, G., et al. Anisotropic suppression of hyperuniformity of elastic systems in media with planar disorder. Communications Materials, 3 (1), may 2022. URL https://doi.org/10.10382Fs43246-022-00250-6. 13, 15, 22 [18] Elías, F. D. Fluctuaciones espacio-temporales en redes de vórtices: hiperuniformidad, fusión bajo acoplamiento magnético y dinámica en medios desordenados. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, septiembre 2023. URL https://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1225/. 14 [19] Fasano, Y., Menghini, M. Magnetic-decoration imaging of structural transitions induced in vortex matter. Superconductor Science and Technology, 21 (2), 023001, ene 2008. URL https://dx.doi.org/10.1088/0953-2048/21/02/023001. 18, 20 [20] Nelson, D. R., Seung, H. S. Theory of melted flux liquids. Phys. Rev. B, 39, 9153–9174, May 1989. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.39.9153. 23, 24 [21] Kolton, A. B. Dinámica de no equilibrio en sistemas de vórtices en superconductores. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, jun 2003. URL https://ricabib.cab.cnea.gov.ar/280/. 24 [22] Sánchez, J. A., Maldonado, R. C., Amigó, M. L., Nieva, G., Kolton, A., Fasano, Y. Disordered hyperuniform vortex matter with rhombic distortions in fese at low fields. Phys. Rev. B, 107, 094508, Mar 2023. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.107.094508. 24 [23] Clem, J. R. Pancake vortices. Journal of Superconductivity, 17, 613–629, 2004. URL https://api.semanticscholar.org/CorpusID:119090421. 25 [24] Tinkham, M. Introduction to Superconductivity. 2a ed. Dover Publications, 2004. URL http://www.worldcat.org/isbn/0486435032. 26 [25] Fangohr, H. Computational modelling of the vortex state in high-temperature superconductors. Tesis Doctoral, University of Southampton, may 2002. URL https://eprints.soton.ac.uk/45928/. 27 [26] Sánchez, J. A. Visualización directa y modelado de la transición sólida ordendesorden en la materia de vórtices en superconductores. Proyecto Fin de Carrera, Instituto Balseiro, dic 2016. URL https://fisica.cab.cnea.gov.ar/bt/ images/b/b4/Tesina_Jazmin.pdf. 28 [27] Strandburg, K. J. (ed.) Bond-Orientational Order in Condensed Matter Systems. Springer New York, NY, 1992. 33 [28] Pardo, F. Estructura estática y dinámica de la red de vórtices : decoración magnética y otras técnicas experimentales. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, 1997. 35 [29] Rumi, G. A. Efecto del desorden en la transición de primer orden y las propiedades estructurales de la materia de vórtices. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, juli 2020. URL https://fisica.cab.cnea.gov.ar/bt/images/d/d8/Gonzalo.pdf. 35, 36 |
| Materias: | Física > Materia condensada |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Materia condensada > Bajas temperaturas |
| Código ID: | 1243 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 12 Sep 2024 15:08 |
| Última Modificación: | 12 Sep 2024 15:08 |
Personal del repositorio solamente: página de control del documento
