[Todos] Fwd: Re: propuesta doctorado
Victoria Bekeris
vbekeris en df.uba.ar
Lun Ago 10 16:42:06 ART 2009
Hola,
Me dirijo a ustedes a fin de solicitarles
difusion a estudiantes avanzados de este
ofrecimiento de beca para hacer la Tesis Doctoral en el Instituto Balseiro.
Saludos,
Victoria
>****************************************************************
>Ofrecimiento de Beca Doctoral cofinanciada Conicet-Agencia dentro del marco
>del PRH 74 en Nanociencias
>____________________________________________________________
>
>Título: Propiedades estructurales de las fases
>sólidas de la materia de vórtices mesoscópica
>
>Lugar de trabajo: Instituto Balseiro y
>Laboratorio de Bajas Temperaturas, Centro Atómico Bariloche
>
>Director: Dra. Yanina Fasano
>Codirector: Dr. Hernán Pastoriza
>
>Contactar a: Yanina.Fasano en cab.cnea.gov.ar
>Deadline de la presentación: 18 agosto 2009
>
>Plan de trabajo:
>Un número importante de las emergentes
>aplicaciones de la nanotecnología se basan en la
>capacidad de ciertos materiales en superconducir
>por debajo de una temperatura crítica Tc. La
>superconductividad es un fenómeno que se
>manifiesta, en ciertas condiciones de
>temperatura y campo magnético, a través de la
>ausencia de resistencia frente a la aplicación
>de una corriente eléctrica [1]. Los
>superconductores presentan además el fenómeno de
>expulsión completa (fase Meissner) o parcial
>(fase mixta) del campo magnético externo [1], lo
>que permite utilizarlos en aplicaciones
>asociadas con la levitación magnética. En la
>fase mixta el campo externo penetra en el
>material en forma de tubos de flujo cuantizado,
>torbellinos de corrientes superconductoras
>llamados vórtices [1]. El balance entre la
>interacción repulsiva entre vórtices y la
>presión ejercida por el campo magnético externo
>produce que estos torbellinos se organicen en
>una estructura cuasi-cristalina y por lo tanto
>se habla de la materia de vórtices [1]. Las
>propiedades fundamentales de un superconductor
>se originan en un estado microscópico peculiar:
>los electrones se encuentran condensados en un
>estado cuya función de onda es macroscópicamente
>coherente en fase [1]. Al aplicarse un campo
>magnético, la formación de la materia de
>vórtices conlleva una modulación espacial de la
>función de onda superconductora ya que el módulo
>de la misma se encuentra deprimido en el núcleo de los vórtices.
>Recientemente se ha comenzado a desarrollar
>dispositivos basados en muestras
>superconductoras de tamaño mesoscópico, como por
>ejemplo en las áreas de single-photon detectors
>[2], fault-current limiters [3], quantum
>computers [4], squid magnetometers [5],
>microelectrónica [6]. Un número importante de
>estos dispositivos aprovechan la propiedad de
>transportar corriente sin disipación. En el caso
>de muestras macroscópicas con campo aplicado la
>disipación nula se produce debido a que los
>vórtices permanecen anclados en los defectos
>cristalinos naturales de las muestras si la
>corriente aplicada es menor a un valor crítico
>ic [1]. El desanclaje de vórtices debido a la
>aplicación de una corriente mayor que ic es
>disipativo ya que dentro de los núcleos de los
>vórtices en movimiento el parámetro de orden
>superconductor se encuentra deprimido (núcleo no
>superconductor) [1]. Por lo tanto, una detallada
>caracterización de las propiedades de anclaje en
>las distintas fases de la materia de vórtices es
>crucial para el desarrollo de dispositivos tecnológicos.
>Este tema ha sido estudiado de forma exhaustiva
>en el caso de muestras macroscópicas. En el caso
>particular de los superconductores de alta
>temperatura crítica, debido al rol determinante
>de las fluctuaciones térmicas, en el rango de
>temperaturas entre Tc y Tm (la temperatura de
>fusión de la red de vórtices) se estabiliza la
>fase líquida de vórtices con propiedades de
>transporte disipativas [7]. Al enfriar a través
>de la transición de primer orden a Tm(H) la
>materia de vórtices se solidifica y, si los
>efectos geométricos y de superficie no son
>dominantes, la fase sólida presenta propiedades
>de transporte irreversibles con disipación nula
>para corrientes aplicadas menores que ic [7]. La
>magnitud de la irreversibilidad depende de las
>características del potencial que ancla a la
>materia de vórtices [8]. En el caso en que los
>efectos geométricos y de superficie son
>importantes, una pequeña región de la fase
>sólida de vórtices puede presentar propiedades de transporte disipativas [9].
>Los efectos geométricos y de superficie son
>progresivamente más importantes cuando el tamaño
>de las muestras se reduce a dimensiones
>mesoscópicas. Este tema se encuentra poco
>explorado experimentalmente [10-12]. En el caso
>de superconductores de alta temperatura crítica con
>dimensiones mesoscópicas el único estudio fue
>recientemente realizado en el Laboratorio de
>Bajas Temperaturas utilizando muestras
>micrométricas de BiSCCO-2212 (Tc ~ 80 K) y la
>técnica de osciladores micromecánicos [13]. Se
>encontró que, en contraste con la fenomenología
>observada en muestras macroscópicas, la materia
>de vórtices mesoscópicas presenta una gran
>fracción de la fase sólida de vórtices con
>propiedades de transporte reversibles, es decir,
>con disipación no nula [13]. Estos resultados
>señalan que al reducirse el tamaño de las
>muestras se estabilizan fases de vórtices que
>son inherentes a la materia de vórtices a escala
>mesoscópica. En consecuencia, la estabilización
>de una fase sólida con propiedades de transporte
>reversible en una región apreciable del diagrama
>de fases afecta de forma radical el rango de
>aplicación de los dispositivos que aprovechan la propiedad de resistencia nula.
>Si bien las propiedades de transporte de la
>materia de vórtices mesoscópica de BiSCCO-2212
>han sido medianamente caracterizadas, resta a
>estudiar cuáles son las propiedades
>estructurales de las fases sólidas de la materia
>de vórtices mesoscópica. En el caso del sólido
>de vórtices en muestras macroscópicas, que
>presenta disipación nula, la fase sólida
>presenta la estructura conocida como Bragg
>glass, una fase vidriosa con picos de difracción
>de Bragg, orden orientacional de largo alcance y
>posicional de cuasi largo alcance [14]. Esto
>último implica que los vórtices se alejan de la
>posición de una red hexagonal perfecta con
>desplazamientos que crecen de forma acumulativa
>con la distancia. En la fase sólida reversible
>de la materia de vórtices mesoscópica el efecto
>del potencial de anclaje es despreciable, y por
>lo tanto es de esperar que las propiedades
>estructurales difieran de las del Bragg glass.
>Actualmente no existen predicciones teóricas
>respecto a las propiedades estructurales del
>sólido de vórtices mesoscópicos, aunque es un
>tema que ha comenzado a ser estudiado por A.
>Kolton [15] en el grupo de Teoría del Sólido.
>En esta tesis se pretende obtener la primera
>evidencia experimental sobre las propiedades
>estructurales de las fases sólidas de la materia
>de vórtices mesoscópica. Se propone utilizar la
>técnica de decoración magnética [16] para
>visualizar en forma directa, y en toda la
>extensión de la muestra, la materia de vórtices
>mesoscópica. Esto permitirá caracterizar las
>propiedades estructurales del sólido de vórtices
>y estudiar cómo las mismas dependen del grado de
>confinación (tamaño de las muestras). Para esto
>se propone fabricar muestras mesoscópicas del
>material superconductor de alta temperatura
>crítica Bi-2212 con dimensiones típicas de
>micrones. La caracterización de propiedades
>estructurales se realizará mediante el estudio
>de la evolución del orden orientacional y
>posicional cuantificado a partir de funciones de
>correlación. En suma, este trabajo permitiría
>obtener imágenes directas de fases de la materia
>condensada “blanda” que sólo son estables en la escala mesoscópica.
>En el transcurso de esta maestría se propone el
>plan de trabajo que consiste en:
>1-
>Aprendizaje y familiarización con la técnica de
>litografía electrónica utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM).
>2-
>Aprendizaje y familiarización con la técnica de
>decoración magnética de vórtices y visualización
>utilizando un microscopio de barrido electrónico.
>3-
>Familiarización con técnicas criogénicas.
>4-
>Mediciones de las muestras fabricadas utilizando
>la técnica de decoración magnética y otras.
>5-
>Cuantificación de las propiedades estructurales
>del sólido de vórtices mesoscópico utilizando el
>análisis de funciones de correlación.
>[1] “Introduction to Superconductivity”, M.
>Thinkham, Dover Publications, New York (1996).
>[2] “Fabrication of Nanostructured
>Superconducting Single-Photon Detectors”, G. N.
>Gol’tsman et al., IEEE Transactions on Applied
>Superconductivity 13, 192 (2003).
>[3] “Studies of YBCO strip lines under voltage
>pulses: optimisation of the design of fault
>current limiters », M. Decroux, L. Antognazza,
>S. Reymond, W. Paul, M. Chen and Ø. Fischer,
>IEEE Transactions on Applied Superconductivity 13, 1988 (2003).
>[4] “Tunable Josephson Devices for Quantum
>Computation », V. Corato, C. Granata, S.
>Rombetto, B. Ruggiero, M. Russo, R. Russo, P.
>Silvestrini, and A. Vettoliere, Transactions on
>Applied Superconductivity 17, 132 (2007).
>[5] “Quantum interference in a mesoscopic
>superconducting loop”, V. V. Moshchalkov, L.
>Gielen, M. Dhallé, C. Van Haesendonck and Y.
>Bruynseraede, Nature 361, 617 (1993).
>[6] “Andreev Probe of Persistent Current States
>in Superconducting Quantum Circuits”, V. T.
>Petrashov, K. G. Chua, K. M. Marshall, R. Sh.
>Shaikhaidarov, and J. T. Nicholls, Phys. Rev. Lett. 95, 147001 (2005).
>[7] “First-order phase transition at the
>irreversibility line of Bi2Sr2CaCu2O8”, H.
>Pastoriza, M. F. Goffman, A. Arribère and F. de
>la Cruz, Physical Review Letters 72, 2951 (1994).
>[8] “Vortices in high-temperature
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>V. B. Geshkenbein, A. I Larkin, and V. M.
>Vinokur. Rev. Mod. Phys. 66, 1125 (1994).
>[9] “Nature of the irreversibility line in
>Bi2Sr2CaCu2O8”, E. Zeldov et al., Europhysics Letters 30, 367 (1995).
>[10] “Phase transitions in individual
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>V. Grigorieva, S. V. Dubonos, J. G. S. Lok, J.
>C. Maan, A. E. Filippov, F. M. Peeters, Nature 390, 259 (1997).
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>Bucher, R. Boie, D.J. Bishop, D.R. Nelson. Nature 399, 43 (1999).
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>Bruyndoncx, V. V. Moshchalkov, Nature 408, 833 (2000).
>[13] M. Dolz, Tesis doctoral, Instituto Balseiro (2009).
>[14] “Scaling approach to pinning: Charge
>density waves and giant flux creep in
>superconductors”, T. Nattermann, Physical Review
>Letters 64, 2454 (1990); “Elastic theory of
>pinned flux lattices”, T. Giamarchi and P. Le
>Doussal, Physical Review Letters 72, 1530 (1994).
>[15] Consultar información profesional en
>http://cabtes55.cnea.gov.ar/people.html
>[16] “Magnetic-decoration imaging of structural
>transitions induced in vortex matter”, Yanina
>Fasano and Mariela Menghini, Topical Review
>contribution, Superconducting Science and
>Technology 21, 23001 (2008). Archivo disponible
>en la página personal de Y. Fasano en
>http://batemp.cnea.gov.ar/~fasanoy/publicaciones/sust8_2_023001.pdf
>
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