Nome do Projeto
Propriedades Elétricas e Magnéticas de Sistemas Supercondutores e Magnéticos Fortemente Correlacionados
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
15/11/2024 - 14/11/2028
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra
Resumo
Este projeto visa a realização de estudos experimentais e teóricos nas fases normal e supercondutor de HTSC, como os supercondutores da família YBaCuO e o BiSrCaCuO, através da análise do comportamento de propriedades estruturais, magnéticas e elétricas, com vistas a obtenção de um quadro experimental o qual colabore para a interpretação dos mecanismos físicos responsáveis pela supercondutividade nesses sistemas. Além disso, fornecer fundamentos para a construção e solidificação da arquitetura física de um futuro supercondutor a temperatura ambiente. As etapas referentes a preparação de amostras, caracterização estrutural, magnética e elétrica ocorrerão com o emprego de difratometrôs de RX, magnetômetros e resistometrôs disponíveis nos laboratórios de pesquisa da propria UFPEL, da UFRGS e da UFRJ através de pesquisadores dessas instituições com os quais os pesquisadores do LSM da UFPEL, citados nesse projeto, mantem colaboração cientifica. Os resultados obtidos, após analise previa, serão temas de dissertação de Mestrado ou tese de doutorado de estudantes do PPGFIS da UFPEL bem como da iniciação cientifica de estudantes dos cursos de graduação em Licenciatura e Bacharelado em Física da UFPEL.

Objetivo Geral

Desenvolver pesquisa básica na área de supercondutividade com ênfase na caracterização experimental e teórica de propriedades elétricas e magnéticas relativas aos estados normal e supercondutor de supercondutores de alta temperatura critica com vista a obtenção de um quadro de informações cientificas relevantes o qual possa colaborar para a elucidação da supercondutividade nos HTSC e por extensão a outros sistemas magnéticos fortemente correlacionados. Além de colaborar para a construção de um banco de conhecimento cientifico a partir dos nos HTSC que possa ser empregado na concepção e compreensão do mecanismo supercondutor de um futuro material o qual seja supercondutor a temperatura ambiente.

Justificativa

A pesquisa cientifica básica e aplicada voltada a produção de um supercondutor a temperatura ambiente vem se intensificando ao longo da última década. [1-3] Logisticamente ela é caracterizada pelo emprego de uma diversidade de linhas de ação as quais em conjunto buscam convergir no proposito cientifico de alcançar o sucesso nessa empreita. Uma dessas linhas se propõe a identificar e compreender os mecanismos responsáveis pela supercondutividade em supercondutores não convencionais, como os supercondutores de alta temperatura critica (HTSC) os quais apresentam temperatura crítica de transição (TC ~ -170°C) para o estado supercondutor, a pressão ambiente, mais próximo da temperatura alvo. [4] Esta identificação, entre outros, se dá a partir do estudo do comportamento das fases normal (não supercondutora) e supercondutora por meio da realização de medidas de magnetização e resistividade elétrica onde a compreensão das propriedades elétricas e magnéticas nessas fases colaboram para a obtenção e caracterização de um quadro de informações cientificas relevante para a elucidação de como se dá a supercondutividade nos HTSC. O conhecimento desse fenômeno é crucial para a engenharia cientifica da projeção de um supercondutor a temperatura ambiente. Em particular, as linhas de ação da pesquisa cientifica do grupo de pesquisadores do laboratório de materiais supercondutores (LMS), da UFPEL, são estruturadas e desenvolvidas com esse propósito. Em particular, especificamente, através da realização de pesquisa experimental e teórica nos seguintes temas: flutuações termodinâmicas supercondutoras [5], densidade de energia cinética de condensação [6], efeito Hall [7], irreversibilidade magnética [8] e outras. , por meio da realização de medidas de magnetização e resistividade elétrica, ambas em função da temperatura e campo magnético.

referencias
[1] DASENBROCK-GAMMON, N. et al. Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride. Nature. 8 mar. 2023.
[2] FERREIRA, P.P., et al. Search for ambient superconductivity in the Lu-N-H system. Nature Communications. 4 set. 2023.
[3] Lee, Sukbae et al. Consideration for the development of room-temperature ambient-pressure superconductor (LK-99)». Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology (2): 61–70.
[4] FISK, Z.; OTT, H. R.; THOMPSON, J. D. Philosophical Magazine 89, 2111, 2009.
[5] V N Vieira et al "Possible weakly first-order superconducting transition induced by magnetic excitations in the YBCO system: A fluctuation conductivity study"PhysicsLettersA381(2017)1255–1260
[6] V N Vieira et al "Effects of Ca and Sr chemical doping on the average superconducting kinetic energy of
YBa2Cu3O7-δ" J. Phys.: Conf. Ser. 592 012062 (2015).
[7] V N Vieira et al "Low‑Field Hall effect, Pseudogap and Magnetic Textures in the Bi2Sr2CaCu2O8+x Superconductor" Journal of Superconductivity and Novel Magnetism (2024) 37:701–710
[8] V N Vieira et al. "Correlation between the magnetic irreversibility limit and the zero resistance point in different granular YBa2Cu3O7 superconductors" PHYSICAL REVIEW B 77, 134503 (2008)

Metodologia

- A produção das amostras se dará no laboratório de materiais supercondutores (LMS) da UFPEL o qual apresenta os reagentes e logística necessária para a aplicação dos métodos de reação de estado sólido, texturização e auto-fluxo para a produção das amostras.
- A caracterização estrutural por meio da difração de raio x será realizada no instituto de física da UFRGS, em colaboração com os pesquisadores Dr. Fabiano Rosa e Dr. Paulo Pureur Neto, através do emprego de um difratometro de baixo ângulo da marca siemens.
- As medidas de magnetização e magneto transporte estão planejadas para serem realizadas com o emprego de uma plataforma physical properties measurement system (PPMS) localiza no LMS da UFPEL e também no laboratório de supercondutividade e magnetismo (LSM) do instituto de Física (IF) da UFRGS, em colaboração com o pesquisador Dr. Fabiano Rosa e Dr. Paulo Pureur Neto.
- A Analise, discussão e interpretação dos resultados será realizada em parceria cientifica com os pesquisadores da UFRGS e do Dr. Mauro Dória da UFRJ onde esses serão analisados sobre o ponto de vista das teorias e vigentes e de novas, quando for aplicável, na área do magnetismo e supercondutividade
- A publicação dos resultados, após realizada a etapa anterior, relativos aos comportamentos das flutuações termodinâmicas supercondutoras, densidade de energia cinética de condensação, efeito Hall irreversibilidade magnética e outros deverão ocorrer através da redação e defesa de dissertações de mestrado e tese de doutorado, participação em eventos científicos e publicações em periódicos científicos indexados de estudante de graduação e de pós-graduação dos cursos de licenciatura e Bacharelado e do PPGFIS da UFPEL.

Indicadores, Metas e Resultados

- Obtenção de um quadro de informações cientificas relevantes o qual possa colaborar para a elucidação da supercondutividade nos HTSC e por extensão a outros sistemas magnéticos fortemente correlacionados.
- construção de um banco de conhecimento cientifico a partir da compreensão dos mecanismos responsáveis pela supercondutividade no HTSC o qual possa ser empregado na concepção e compreensão do mecanismo supercondutor de um futuro material o qual seja supercondutor a temperatura ambiente.
- Produção de amostras de supercondutores das familias YBaCuO e BiSrCaCuO
- Realização de medidas de raio x, magnetização dc e magnetoressitiviade eletrica
- Desenvolvimento dos projetos científicos de Mestrado e doutorado dos estudantes de Pós-Graduação com pesquisadores da UFRGS e UFRJ os quais atuam como colaboradores científicos dos pesquisadores do LSM.
- Colaborar com a froamção de futurao mestre e doutores em fisica do PPGFIS da UFPEL
- Promover a iniciação cientifica de estudantes de graduaçãp dos curso de licenciatrua e bacharelado em fisica da UFPEL.
- Redação e defesa de ao mesmo tres disssertações de Mestardo euma tese de doutorado nos temas pesquisados
- Aumento da produtividade cientifica através da redação de artigos científicos e apresentação de resultados experimentais em periódicos científicos internacionais e eventos de divulgação cientifica das áreas envoltas na pesquisa de propriedades elétricas e magnéticas de materiais
- Consolidação e ampliação da colaboração cientifica com novos grupos de pesquisa

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
Alice da Silva Santos
CARLOS ALBERTO VAZ DE MORAIS JUNIOR1
FABIO TEIXEIRA DIAS2
Fabiano Mesquita da Rosa
GABRIEL MARTINS DOS SANTOS
JOÃO EDUARDO DE MAGALHÃES SALVADOR
MARCELO AUGUSTO PEREIRA DOS SANTOS
Mauro Melchiades Doria
Paulo Pureur Neto
RENNAN PEREIRA DE SOUZA
VALDEMAR DAS NEVES VIEIRA10

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