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