Supercondutividade em um Modelo com Bandas Planas em Temperatura Finita
Supercondutividade. Teoria BCS. Bandas Planas.
A supercondutividade é um fenômeno quântico exibido por certos materiais que, quando resfriados a temperaturas extremamente baixas, passam a conduzir corrente elétrica com resistência nula e a expelir campos magnéticos de seuinterior. A supercondutividade convencional (ou seja, a mediada por fônons) é explicada com muito sucesso pela renomada teoria microscópica proposta por Bardeen–Cooper–Schrieffer (BCS), e é caracterizada pelo surgimento de um gap de energia, ou parâmetro de ordem. No entanto, a teoria BCS convencional descreve apenas supercondutores em baixas temperaturas. Neste trabalho, investigamos a supercondutividade emergente em sistemas com bandas planas, onde a dispersão eletrônica é quase nula e com densidade de estados muito elevada, em temperatura não nula. Nesses sistemas, assim como na teoria BCS convencional, o acoplamento atrativo entre férmions pode gerar a formação de pares de Cooper mesmo para interações extremamente fracas. Porém, diferentemente do que acontece nos supercondutores explicados pela teoria BCS, o gap da supercondutividade é diretamente proporcional ao acoplamento, levando ao surgimento de um estado supercondutor não convencional. Partiremos da Hamiltoniana efetiva de duas bandas, sendo uma dispersiva e a outra plana, em regimes de temperatura finita, e mostraremos que a presença de uma banda plana resulta em uma temperatura crítica diretamente proporcional ao acoplamento na banda plana, diferentemente da temperatura crítica BCS, que depende exponencialmente do acoplamento. Quando um campo magnético externo h, ou campo de Zeeman, é aplicado a um supercondutor, existe um certo valor crítico acima do qual o sistema sofre uma transição para o estado normal, conhecido como limite de Chandrasekhar-Clogston da supercondutividade. Pretendemos também estudar a temperatura crítica em função do campo magnético h. Estudos recentes mostram que num modelo com (duas) bandas, sendo uma delas plana, o campo magnético aplicado pode ir além do limite de Chandrasekhar-Clogston sem que o supercondutor sofra uma transição para o estado normal, o que motiva nossa investigação.