Propiedades estructurales de la materia de vórtices mesoscópica en superconductores de alta temperatura crítica

Y. FASANO; M. I. DOLZ; A. B. KOLTON; N. R. CEJAS BOLECEK; H. PASTORIZA; G. NIEVA

Bariloche

Conferencia; Charla invitada en la División de Materia Condensada Blanda de la AFA; 2013

Asociación Nacional de Física Argentina

La materia de vórtices en superconductores es un sistema modelo de materia blanda ya que las energías relevantes del sistema pueden ser controladas experimentalmente mediante variaciones de temperatura, campo magnético y desorden presente en las muestras en un amplio rango. El desorden débil del tipo cristalino en muestras superconductoras compite con las propiedades elásticas de la materia de vórtices para determinar en la fase de bajo campo magnético y temperatura la existencia de dos regímenes de anclaje de vórtices. A distancias mayores que la longitud característica de Larkin, rc, los vórtices se anclan de forma colectiva en un régimen llamado de random manifold [1]. Para distancias menores a rc los desplazamientos acumulados de los vórtices respecto a una red perfecta son de una magnitud menor al rango de la fuerza de anclaje. En el caso del superconductor de alta temperatura crítica  Bi2Sr2CaCu2O8+y la longitud rc se encuentra en el rango de algunos mm y para un dado campo magnético decrece al disminuir la temperatura. Por lo tanto, si se reduce suficientemente el tamaño de las muestras puede estabilizarse una fase de sólido de vórtices mesoscópico en régimen de Larkin en el que el efecto del desorden es despreciable y el orden traslacional de la materia de vórtices se encuentra dominado sólo por las propiedades elásticas. En esta presentación se fabrican discos de dimensiones micrométricas (menores a 50 mm de diámetro y 1 mm de espesor) a partir de muestras macroscópicas de Bi2Sr2CaCu2O8+y combinando técnicas de litografía óptica y etching físico [2]. Mediante la técnica de decoración magnética se obtienen instantáneas de la estructura de vórtices mesoscópica con resolución de vórtices individuales a la temperatura en que el potencial de anclaje es efectivo (temperatura de irreversibilidad de propiedades magnéticas) [3]. Se discute la evolución del orden posicional con el tamaño del sistema a escala mesoscópica y  su relación con la variación de la longitud de Larkin con temperatura. Se comparan estos resultados con los obtenidos en el caso de la materia de vórtices macroscópica. [1] T. Giamarchi and P. L. Doussal, Phys. Rev. Lett. 72, 1530 (1994). T. Giamarchi and P. L. Doussal, Phys. Rev. B. 52, 1242 (1995). [2] M. I. Dolz, A. B. Kolton and H. Pastoriza, Phy. Rev. B 81, 092502 (2010). [3] Y. Fasano and M. Menghini, Supercond. Sci. and Tech. 21, 023001 (2008).