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Tiras de carga e Tiras de carga e supercondutividadesupercondutividade
Thiago Tunes
Materiais SupercondutoresMateriais Supercondutores
1910 1930 1950 1970 1990
20
40
60
80
100
120
140
160T
emp
erat
ura
de
tran
siçã
o
sup
erco
nd
uto
ra (
K)
HgPb NbNbCNbC NbNNbN
V3SiV3Si
Nb3SnNb3Sn Nb3GeNb3Ge(LaBa)CuO(LaBa)CuO
YBa2Cu3O7YBa2Cu3O7
BiCaSrCuOBiCaSrCuO
TlBaCaCuOTlBaCaCuO
HgBa2Ca2Cu3O9HgBa2Ca2Cu3O9
HgBa2Ca2Cu3O9
(sob pressão)
HgBa2Ca2Cu3O9
(sob pressão)
N Líquido (77K)
BCS (30K)
Os supercondutores de alta Os supercondutores de alta temperatura críticatemperatura crítica
Bednorz e Müller 1986
Nobel em 1987
Os supercondutores de alta Os supercondutores de alta temperatura críticatemperatura crítica
LaBaCuO 40 K / -233 ºCO primeiro (1986):
HgTlBaCaCuO 138 K / -135 ºCO recorde:
YBaCuO 92 K / -181 ºC
O mais estudado:
InSnBaTmCuO 150 K / -123 ºCAguardando confirmação…
Diferenças fundamentaisDiferenças fundamentais
Alta TAlta TCC
Planos de CuO Planos de CuO cupratos cupratos
Proximidade de uma fase magnéticaProximidade de uma fase magnética
EsEstado normal mettado normal metáálico ou isolante lico ou isolante depdependendoendendo da dopagem da dopagem
PseudogapPseudogap
Não são descritos pela teoria Não são descritos pela teoria BCSBCS
A supercondutividade ocorre A supercondutividade ocorre nos planos de cobre e oxigênionos planos de cobre e oxigênio
YBa2Cu3O7-
Reservatório de elétrons ou buracos
STRIPES
Diagrama de fasesDiagrama de fases
SUC
AF
TTc0 T*
HTCS
TTc0
convencional e R = 0
R = 0
Pseudo-gap
Sem dopagemSem dopagem
Isolante de MottANTIFERROMAGNÉTICO
Checkerboard
Mais exótico…
Stripes
Com dopagemCom dopagem
Buracos dopados nos HTCs NÃO se espalhamuniformemente nos planos de CuO2
Tiras de carga
Tabuleiro de xadrez
High resolution STM topograph of CaCl plane
x = 0.10
Conductance mapg(r,E) at E=24 meV
a0
4a0 , 4a0/3
T = 100 mK
Nature 2004
STRIPES
A "reciprocal space map" representation of the stripes in the copper-oxide layers of LBCO. "H" and "L" are measures of how often the ribbon-like stripes "wave." H corresponds to the a direction, and L corresponds to the c direction. Their reciprocals, 1/H and 1/L, are a measure of the stripes' wavelength. The red and pink vertical streak at H = 0.25 indicates that the stripes have a wavelength of four lattice parameters and are stacked along the c direction.
La15/8 Ba 1/8CuO4
Nature Physics 2005
Stripes fase listrada
Onda de densidade de carga CDW
La(2-x-y)NdySrxCuO4
+ = e
Ondas de densidade de carga e ondas de Ondas de densidade de carga e ondas de densidade de spindensidade de spin
Separemos os elétrons em duas “espécies”: spin- e spin-
0
2
4
6
-1
0
1
Den
sida
de d
e ca
rga
Den
sida
de d
e sp
in
Metal Normal
CDW SDW
posição
Fase listrada melhor observada num “primo” dos supercondutores
novo ingrediente:ordenamento direcional dosorbitais d do Mn
Formação de CDW [onda de densidadede carga]
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
r=ty/tx
Modelo tJCampo médio
O aumento de Tc é um efeito de campo O aumento de Tc é um efeito de campo médio médio ?
Campo médio X QMCCampo médio X QMC
ThiagoThiago
O modelo de Hubbard com hopping O modelo de Hubbard com hopping anisotrópico anisotrópico
QMCQMC
Modelo de Hubbard com Modelo de Hubbard com hopping anisotrópicohopping anisotrópico
i
ii nnU
ii
i cc ,
H=
tx=t
)(,
ijjji
iij cccct
r=ty/t
Anisotropia
tx=t
ty
r=ty/t<<1
Direção preferencial de movimento das cargas
=1
Por onde começarPor onde começar
Mais simples
U=4 r=0.1r=0.01r=0.001
~ 6 realizações de 500 warms 4000 sweepsL=6, 8, 10 e
12
Aumentar até Ps e AF estabilizarem
Depende do tamanho do sistema
L=14 se precisar
SUPERCONDUTIVIDADE
Traçar Ps como função de
Extrair
Traçar Ps/L2- como função de
Estimar TC
Densidade superfluida: depois
2
2sP C
L L
se 0
SUPERCONDUTIVIDADE
Outras simetrias para
S-wave, sx-wave, d-wave
s-wave: (corr. fn, no vertex) 0.1393727 +- 0.0005059 0.0000000 +- 0.0000000 sx-wave: 0.3507235 +- 0.0007571 0.0000000 +- 0.0000000 d-wave: 0.3486298 +- 0.0007491 0.0000000 +- 0.0000000
Qual a mais favorável ?
MAGNETISMO
Traçar AF como função de Extrair
M
Mermin-Wagner
TC =0
: depois
Traçar F como função de
F ou AF ?
No futuro próximo
condutividade
METAL ou ISOLANTE ?
xy
0dT
d
0dT
d
(T)METAL
ISOLANTE