blog

Apr 22, 2024

Transições topológicas em CA/CC

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10069 (2022) Citar este artigo 870 Acessos 5 Citações Detalhes das métricas A extensão das nanoestruturas para a terceira dimensão tornou-se uma pesquisa importante

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10069 (2022) Citar este artigo

870 acessos

5 citações

Detalhes das métricas

A extensão das nanoestruturas para a terceira dimensão tornou-se um importante caminho de pesquisa na física da matéria condensada, devido a fenômenos induzidos pela geometria e pela topologia. Nesse sentido, as nanoarquiteturas 3D de supercondutores apresentam falta de homogeneidade do campo magnético, topologia não trivial das correntes de Meissner e dinâmica complexa de defeitos topológicos. Aqui, investigamos transições teoricamente topológicas na dinâmica de vórtices e deslizamentos da fase do parâmetro de ordem em nanotubos supercondutores abertos sob uma corrente de transporte modulada. Baseando-se na equação de Ginzburg-Landau dependente do tempo, revelamos dois regimes de tensão distintos quando (i) uma parte dominante do tubo está no estado normal ou supercondutor e (ii) uma interação complexa entre vórtices, regiões de deslizamento de fase e as correntes de triagem determinam um rico espectro de tensão FFT. Nossas descobertas revelam novos estados dinâmicos em nanotubos abertos supercondutores, como regiões de deslizamento de fase paraxial e azimutal, sua ramificação e coexistência com vórtices, e permitem o controle desses estados por estímulos de corrente CC e CA sobrepostos.

As nanoarquiteturas tridimensionais (3D) tornaram-se cada vez mais importantes em vários domínios da ciência e da tecnologia1,2,3. Eles atraem grande atenção na física de semicondutores4,5, magnetismo6,7, fotônica8, magnônica9, plasmônica10 e supercondutividade11. A tecnologia roll-up12 e a nanoimpressão de escrita direta usando feixes de partículas focadas13 permitem a realização de diversas geometrias de formato complexo, apelando para investigações de suas propriedades eletrônicas, ópticas, magnéticas e de transporte, e para o desenvolvimento de novas aplicações. De um ponto de vista holístico, fenômenos induzidos por geometria e topologia em nanoarquiteturas 3D foram recentemente analisados ​​para semicondutores curvilíneos, supercondutores e nanoarquiteturas magnéticas, bem como para micromotores tubulares catalíticos e guias de onda ópticos .

Na supercondutividade, a hibridização da geometria curva com topologia não trivial é uma fonte estabelecida de física emergente . Assim, nanomembranas auto-laminadas 23,24,25,26,27,28,29,30 e nanoarquiteturas 3D de gravação direta 31,32 são plataformas interessantes para o exame de modelos teóricos e a exploração experimental da dinâmica entrelaçada das correntes de Meissner e topológicas defeitos (vórtices de Abrikosov e deslizamentos de fase) do parâmetro de ordem em supercondutores. Do ponto de vista das aplicações, a extensão dos supercondutores em nanoescala para a terceira dimensão permite a detecção de campo vetorial completo em interferometria quântica, redução de potência equivalente a ruído em bolometria e redução de pegadas de dispositivos fluxônicos. A este respeito, o transporte de fluxo magnético em grandes correntes CC35,36,37,38, frequências CA de GHz39,40,41,42 e em conexão com a absorção de fótons na faixa óptica/infravermelha43,44 parece especialmente interessante para aplicações.

O movimento dos vórtices sob um acionamento CA de alta frequência exibe uma rica variedade de regimes dinâmicos que são determinados pela amplitude CA e pela frequência CA. Diferente do movimento de vórtice translatório sob um acionamento de corrente CC45, uma corrente CA causa movimento oscilatório de vórtices39,46. No entanto, a evolução do estado supercondutor em micro e nanoestruturas 3D tem sido estudada até agora nos regimes de correntes CC ou CA separadamente . Porém, a partir de estudos anteriores de filmes planares, sabe-se que uma combinação de estímulos CC e CA pode dar origem a novos fenômenos, como interferência quântica CC / CA48,49, tensão retificada e sua reversão50,51, e peculiaridades na potência de microondas absorção42. Conseqüentemente, espera-se que nanoarquiteturas supercondutoras 3D curvas acionadas por (dc + ac) abriguem novos fenômenos físicos que podem possuir potencial para aplicações.