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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.97.2009.tde-26092012-145139
Documento
Autor
Nome completo
Ausdinir Danilo Bortolozo
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2009
Orientador
Banca examinadora
Santos, Carlos Alberto Moreira dos (Presidente)
Granato, Enzo
Jardim, Renato de Figueiredo
Nunes, Cristina Bórmio
Rodrigues Junior, Durval
Título em português
Estudo da supercondutividade em carbetos lamelares da família M2AX
Palavras-chave em português
carbetos
fases M2AX
nanolaminados
Supercondutividade
Resumo em português
Neste trabalho será apresentado um estudo sobre a investigação de supercondutividade em carbetos, que cristalizam numa estrutura hexagonal, pertencente ao grupo espacial P63/mmc, que são isomorfos com o composto Cr2AlC, também chamadas de fases Nowotny. A representação estequiométrica mais comum destas fases é M2AX, onde M são metais de transição, A são elementos do grupo IIIA e IVA da tabela periódica e X pode ser C ou N. Serão mostrados estudos referentes aos sistemas: Ti-In-C, Ti-In-N, Nb-Sn-C, Nb-In-C, Ti-Ge-C e Nb-Ge-C. Os resultados referentes a todos os sistemas analisados neste trabalho revelam que as fases do sistema M2AX são supercondutoras, cuja temperatura crítica depende basicamente do elemento não metálico. Os resultados que serão apresentados neste trabalho, sugerem que a supercondutividade neste sistema ocorre na camada onde estão quimicamente ligados os átomos MX. Este fato também sugere que o sistema seja anisotrópico e quase bidimensional, tal como sugerido por cálculos de estrutura de bandas. Outro fato surpreendente é a existência de supercondutividade de uma nova fase de estequiometria Nb2GeC, que cristaliza na mesma estrutura protótipo Cr2AlC. A análise cuidadosa do sistema Nb-Ge-C, demonstra que outra fase intersticial também é supercondutora, com temperatura de transição relativamente alta (Tc ~ 15,3 K), cuja estequiometria é Nb5Ge3Cx, Entretanto, a estrutura protótipo é diferente das fases Nowotny Cr2AlC e cristalizam no protótipo Mn5Si3 que também é considerada uma fase Nowotny. Não somente a introdução de carbono no sistema protótipo Mn5Si3 apresenta supercondutividade, como também à introdução de boro, como átomo intersticial, é capaz de gerar supercondutividade neste composto. Finalmente, os resultados apresentados neste trabalho demonstram claramente a existência de uma nova classe de materiais supercondutores de estrutura hexagonal, que cristalizam numa estrutura protótipo Cr2AlC e uma possível nova família de intersticiais que cristalizam numa estrutura protótipo Mn5Si3.
Título em inglês
Superconductivity in the lamellar carbide of the M2AX family
Palavras-chave em inglês
carbide
M2AX phases
nanolaminated
Superconductivity
Resumo em inglês
In this work a study about the investigation of carbide superconductors is shown. These compounds are reported to be hexagonal with space group P63/mmc which are isomorphs to the Cr2AlC compound so called Nowotny phases. These materials have common chemical formula M2AX where M is a transition metal, A an A-group element, and X is C and/or N. In this work the Ti-In-C, Ti-In-N, Nb-Sn-C, Nb-In-C, Ti-Ge-C and Nb-Ge-C systems are investigated. The results concerning all systems show that M2AX phase are superconductors and the superconducting critical temperature depends on the transition metal element. The results suggest that the superconductivity occurs in the layers where MX atoms are chemically bonded. This fact suggests anisotropy in these systems which are in agreement with band structure calculations. It will be also shown the discovery of a new phase belonging to the M2AX family with Nb2GeC composition which crystallizes in the Cr2AlC prototype. Careful analyses of the Nb-Ge-C system also show the discovery of a new superconductor of Nb5Ge3Cx composition as an interstitial carbide compound. The temperature dependence for both electrical resistivity and diamagnetism data demonstrated bulk type II superconductivity below 15.3 K. These phases crystallize in the Mn5Si3 prototype which are also called Nowotny phases. On the other hand the boron substitution is also able to induce superconducting behavior. Finally, the results reported in this work show clearly a new superconducting family with hexagonal structure, which crystallizes in the Cr2AlC prototype and a possible new interstitial family which crystallizes in the Mn5Si3 prototype.
 
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EMT09001.pdf (3.72 Mbytes)
Data de Publicação
2013-08-22
 
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