Vórtice Abrikosov

Vórtices en una película YBCO de 200 nm de espesor fotografiados mediante microscopía SQUID de barrido ^[1]

En superconductividad, un fluxón (también llamado vórtice de Abrikosov o vórtice cuántico ) es un vórtice de supercorriente en un superconductor de tipo II , utilizado por Alexei Abrikosov para explicar el comportamiento magnético de los superconductores de tipo II. ^[2] Los vórtices de Abrikosov ocurren genéricamente en la teoría de superconductividad de Ginzburg-Landau .

Descripción general

La solución es una combinación de la solución fluxon de Fritz London , ^{[3] [4]} combinada con un concepto de núcleo de vórtice cuántico de Lars Onsager . ^{[5] [6]}

En el vórtice cuántico _, la supercorriente circula alrededor del núcleo normal (es decir, no superconductor) del vórtice. El núcleo tiene un tamaño : la longitud de coherencia superconductora (parámetro de la teoría de Ginzburg-Landau ). Las supercorrientes decaen a una distancia aproximada ( profundidad de penetración de Londres ) del núcleo. Tenga en cuenta que en los superconductores de tipo II . Las supercorrientes circulantes inducen campos magnéticos con un flujo total igual a un único cuanto de flujo . Por lo tanto, un vórtice de Abrikosov suele denominarse fluxón . ${\displaystyle \sim \xi }$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \lambda >\xi /{\sqrt {2}}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

La distribución del campo magnético de un único vórtice alejado de su núcleo se puede describir mediante la misma ecuación que en el fluxoide de Londres ^{[3] [4]}

${\displaystyle B(r)={\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}K_{0}\left({\frac {r}{\lambda }}\right)\approx {\sqrt {\frac {\lambda }{r}}}\exp \left(-{\frac {r}{\lambda }}\right),}$^[7]

donde es una función de Bessel de orden cero . Tenga en cuenta que, según la fórmula anterior, en el campo magnético , es decir, diverge logarítmicamente. En realidad, dado que el campo está simplemente dado por ${\displaystyle K_{0}(z)}$ ${\displaystyle r\to 0}$ ${\displaystyle B(r)\propto \ln(\lambda /r)}$ ${\displaystyle r\lesssim \xi }$

${\displaystyle B(0)\approx {\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}\ln \kappa ,}$

donde κ = λ/ξ se conoce como parámetro de Ginzburg-Landau, que debe estar en los superconductores de tipo II . ${\displaystyle \kappa >1/{\sqrt {2}}}$

Los vórtices de Abrikosov pueden quedar atrapados en un superconductor de tipo II por casualidad, por defectos, etc. Incluso si inicialmente el superconductor de tipo II no contiene vórtices y se aplica un campo magnético mayor que el campo crítico inferior (pero menor que el campo crítico superior). ), el campo penetra en el superconductor en forma de vórtices de Abrikosov. Cada vórtice obedece a la cuantificación del flujo magnético de London y transporta un cuanto de flujo magnético . ^{[3] [4]} Los vórtices de Abrikosov forman una red, generalmente triangular, con una densidad de vórtice promedio (densidad de flujo) aproximadamente igual al campo magnético aplicado externamente. Como ocurre con otras redes, se pueden formar defectos como dislocaciones. ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H_{c1}}$ ${\displaystyle H_{c2}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

Ver también

• Fenómenos cuánticos macroscópicos
• Vórtice Nielsen-Olesen

Referencias

1. Wells, Federico S.; Pan, Alexey V.; Wang, X. Renshaw; Fedoseev, Sergey A.; Hilgenkamp, ​​Hans (2015). "Análisis de vidrio de vórtice isotrópico de campo bajo que contiene grupos de vórtice en películas delgadas de YBa2Cu3O7-x visualizadas mediante microscopía de barrido SQUID". Informes científicos . 5 : 8677. arXiv : 1807.06746 . Código Bib : 2015NatSR...5E8677W. doi : 10.1038/srep08677. PMC  4345321 . PMID  25728772.
2. Abrikosov, AA (1957). "Las propiedades magnéticas de las aleaciones superconductoras". Revista de Física y Química de Sólidos . 2 (3): 199–208. Código Bib : 1957JPCS....2..199A. doi :10.1016/0022-3697(57)90083-5.
3. Londres, F. (1 de septiembre de 1948). "Sobre el problema de la teoría molecular de la superconductividad". Revisión física . 74 (5): 562–573. Código bibliográfico : 1948PhRv...74..562L. doi : 10.1103/PhysRev.74.562.
4. Londres, Fritz (1961). Superfluidos (2ª ed.). Nueva York, Nueva York: Dover.
5. Onsager, L. (marzo de 1949). "Hidrodinámica estadística". El nuevo cemento . 6 (T2): 279–287. Código bibliográfico : 1949NCim....6S.279O. doi :10.1007/BF02780991. ISSN  0029-6341. S2CID  186224016.
6. Feynman, RP (1955), Capítulo II Aplicación de la mecánica cuántica al helio líquido, Progresos en física de bajas temperaturas, vol. 1, Elsevier, págs. 17–53, doi :10.1016/s0079-6417(08)60077-3, ISBN 978-0-444-53307-4, consultado el 11 de abril de 2021
7. de Gennes, Pierre-Gilles (2018) [1965]. Superconductividad de Metales y Aleaciones . Addison Wesley Publishing Company, Inc. pág. 59.ISBN​ 978-0-7382-0101-6.