Supercondutividade local e magnetismo em cloreto de cobre oxidado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pimentel, Dyvison Pedreira, 1983-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14741
Resumo: Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch
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spelling Supercondutividade local e magnetismo em cloreto de cobre oxidadoLocal superconductivity and magnetism in oxidized copper chlorideCloreto de cobreSupercondutividadeMagnetismoÓxido de cobreClinoatacamidaCopper chlorideSuperconductivityMagnetismCopper oxideClinoatacamiteOrientador: Iakov Veniaminovitch KopelevitchTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Neste presente trabalho são apresentados resultados experimentais inéditos que foram obtidos exaustivamente no nosso laboratório de pesquisa mostrando a primeira observação experimental de supercondutividade em CuCl e correlações entre o transporte eletrônico e magnetismo em CuO. As medidas de magnetização mostram duas transições magnéticas uma em torno de 6.4 K e outra em torno de 18 K. Tais transições magnéticas estão intimamente relacionadas com a clinoatacamida. Interessantemente, outra transição é observada em 16 K que também é bem difícil de informar sua origem. O "diamagnetismo" aparente observado nas medidas ZFC é devido ao efeito de exchange bias, levando a conclusão de que nossas amostras de CuCl estão em um estado altamente frustrado devido a presença da clinoatacamida. Os estudos realizando difração de raios – X em diferentes intervalos de tempo de exposição ao ar da amostra de CuCl virgem para determinar o surgimento de novas fases na composição do material foi realizado. Os resultados obtidos por difratograma de raios-X nos mostra que uma exposição prolongada ao ar, à umidade do ar e ao oxigênio, leva à transformação gradual do CuCl à clinoatacamida Cu2Cl(OH)3. As transições supercondutoras coincidem com as transições magnéticas observadas nas medidas de magnetização, ou seja, temos uma fase supercondutora vizinha da fase magnética. Foram observadas oscilações da Tc a partir da construção do diagrama de fases das medidas de magneto transporte. As oscilações da Tc são observadas em vários casos onde existe magnetismo reforçando o papel desde nas transições supercondutoras. Dessa forma, acreditamos que os resultados estão intimamente correlacionados sendo que a interface entre Cu/Cu2Cl(OH)3 tem um papel fundamental nas medidas observadas. Para verificar hipótese acima, foram preparados compósitos de Cu-Cu2Cl(OH)3 e realizadas medidas de transporte elétrico no mesmo. Os resultados nos mostraram uma queda na resistência por volta de ~ 5.5 K que está próxima da transição 6 K observada na medida de magnetização do oxicloreto de cobre, como também outra transição em torno de 18 K que pode ser comparada com a transição magnética em 13 K do Oxicloreto de cobre. Estes resultados sugerem que a supercondutividade está localizada nas interfaces entre o Cu e o oxicloreto de cobre devido à proximidade entre um isolante antiferromagnético [Cu2(OH)3Cl] e um canal condutor. Reexaminando cuidadosamente os resultados de difração de raios-X encontramos também uma pequena fração de CuO em CuCl oxidado. E a partir desses resultados demonstramos a similaridade no comportamento do CuCl e do óxido cúprico (CuO), que é um material de partida para a síntese de supercondutores cupratos de alta temperatura crítica, ou seja, traços de supercondutividade de alta temperatura crítica possivelmente pode ter sido observada em experimentos realizados em CuCl uma década antes da descoberta dos cupratos supercondutores. Além disso, apresentamos aqui uma nova evidência experimental de que a fase antiferromagnética do CuO parece se estabilizar na fase metálica no CuCl. Além disso, mostraremos que o CuO policristalino possui uma metalicidade anômala para T > TN2 sendo consistente tanto com o transporte de pares de cooper ou o comportamento do tipo-CDW. E finalmente, apresentamos nossos resultados experimentais que revelaram uma correlação entre o transporte elétrico e a ordenação antiferromagnética. Em particular, nossos resultados fornecem evidências de um comportamento não-líquido de Fermi (NFL) dos elétrons (buracos) no CuO para temperaturas T > TN2Abstract: This thesis presents unpublished experimental results that were obtained exhaustively in our research laboratory showing the first experimental observation of superconductivity in CuCl and correlations between electronic transport and magnetism in CuO. The magnetization measurements show two magnetic transitions one around 6.4 K and the other around 18 K. Such magnetic transitions are closely related to clinoatacamite. Interestingly, another transition is observed at 16 K which is also quite difficult to tell its origin. The apparent "diamagnetism" observed in the ZFC measurements is due to the exchange bias effect, leading to the conclusion that our CuCl samples are in a highly frustrated state due to the presence of clinoatacamite. The studies performing x-ray diffraction at different intervals of air exposure time of the sample to determine the emergence of new phases in the composition of the material. The results obtained by X-ray difractogram show us that prolonged exposure to air, air humidity and oxygen leads to the gradual transformation of CuCl into the Cu2Cl(OH)3 clinoatacamida cuprate as the main phase. The superconducting transitions coincide with the magnetic ones observed in the magnetization measurements, i.e., we have a neighboring superconducting phase nearby the magnetic phase. Tc oscillations were observed from the construction of the phase diagram of the magneto transport measurements. Tc oscillations are observed in several cases where there is magnetism reinforcing the role of magnetism in superconducting transitions. Thus, we believe that the results are closely correlated and that the interface between Cu/Cu2Cl(OH)3 plays a fundamental role in the observed measurements. To verify the above hypothesis, Cu-Cu2Cl(OH)3 composites were prepared and electrical transport measurements were performed on it. The results showed us a decrease in resistance around ~ 5.5 K that is close to the 6 K transition observed in the measurement of copper oxychloride magnetization, as well as another a transition around 18 K that can be compared with the magnetic transition in 13 K of copper oxychloride. These results suggest that superconductivity is located in the interfaces between the Cu and copper oxychloride due to the proximity between an antiferromagnetic insulator [Cu2(OH)3Cl] and a simple metal Cu. Carefully reexamining the x-ray diffraction results we also found a small fraction of CuO in oxidized CuCl. And from these results we demonstrate the similarity in the behavior of CuCl and cubic oxide (CuO), which is a starting material for the synthesis of critical high temperature Cupratos superconductors, that is, traces of critical high temperature superconductivity may have possibly been observed in experiments carried out in CuCl a decade before the discovery of superconducting Cupratos. In addition, we present here new experimental evidence that antiferromagnetic CuO stabilizes the metallic phase in CuCl. In addition, we will show that polycrystalline CuO has an anomalous metallicity for T > TN2 and is consistent with either Cooper pair transport or CDW-type behavior. Finally, we present our experimental results that revealed a correlation between electrical transport and antiferromagnetic ordering. In particular, our results provide evidence of non-liquid Fermi (NFL) behavior of electrons (holes) in the CuO for T > TN2DoutoradoFísicaDoutor em CiênciasCNPQ166030/2014-7CAPES001[s.n.]Kopelevitch, Iakov Veniaminovitch, 1959-Urbano, Ricardo RodriguesCaldeira, Amir OrdacgiMachado, Antonio Jefferson da SilvaGranato, EnzoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPimentel, Dyvison Pedreira, 1983-20222022-09-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (198 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/14741PIMENTEL, Dyvison Pedreira. Supercondutividade local e magnetismo em cloreto de cobre oxidado. 2022. 1 recurso online (198 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14741. 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