Rectificaci n e inversi n de corriente inducidos por inestabilidad

							                                                                                                                              1

                o           o
      Rectificaci´n e inversi´n de corriente inducidos por inestabilidad en el estado
                                       fundamental

                        L. Dinis1 , E.M. Gonz´lez2 , J.V. Anguita3 , J.M.R. Parrondo1 y J.L. Vicent2
                                             a
        1
             Departamento de F´          o
                                 ısica At´mica, Molecular y Nuclear. Universidad Complutense de Madrid. 28040 Madrid
                    2
                      Departamento de F´ ısica de Materiales. Universidad Complutense de Madrid. 28040 Madrid
       3
                                     o                                                        ıficas. 28670 Tres Cantos.
            Instituto de Microelectr´nica de Madrid. Consejo Superior de Investigaciones Cient´

                                                a
   Los dispositivos superconductores est´n resultando                 a
                                                                   tri´ngulos). El panel inferior derecho corresponde a la
una herramienta adecuada para el estudio de los mecan-                    o
                                                                   evoluci´n durante el mismo tiempo bajo la acci´n de   o
                       o
ismos de rectificaci´n en sistemas colectivos, en los que                                     o
                                                                   una fuerza de igual m´dulo pero sentido negativo. Co-
               o
la interacci´n entre las part´   ıculas es importante. Son                                                            u
                                                                   mo se aprecia comparando ambos paneles, el n´mero de
abundantes los experimentos en los que una pel´        ıcula su-    o
                                                                   v´rtices intersticiales, libres para moverse, es mucho may-
perconductora se estructura utilizando centros de ancla-           or en el panel inferior. El movimiento en la direcci´n   o
                     e
je de forma asim´trica. Debido a la interacci´n de loso                                                             a
                                                                   positiva se produce de forma columnar, limit´ndose a las
  o                                                   e
v´rtices superconductores con los centros asim´tricos es           columnas en las que existe un defecto, tanto si es un
                                    o
posible conseguir la rectificaci´n del movimiento de los             o            a                                o
                                                                   v´rtice de m´s como una ausencia de un v´rtice. Cuan-
  o
v´rtices, estimulados mediante una fuerza externa con                       o
                                                                   do los v´rtices se mueven siguiendo una fuerza externa
       ıa
simetr´ temporal, constituyendo un ejemplo de lo que se                                                      a
                                                                   negativa, el movimiento acaba propag´ndose a toda la
conoce como “rocking ratchet”1 . El inter´s de los dispos-
                                              e                                                         o
                                                                   muestra, dando lugar a la inversi´n de corriente observa-
                         o
itivos “ratchet” de v´rtices es doble: pueden manifestar                              e
                                                                   da para fuerzas d´biles.
nuevos mecanismos colectivos por los que se produce la
           o
rectificaci´n por un lado, y por otro contribuir a desen-
    n
tra˜ar la f´               o
             ısica de los v´rtices en superconductores.
                                    o                 o
   Las inversiones en la direcci´n de rectificaci´n en es-
tos dispositivos han sido explicadas mediante mode-
los unidimensionales o por medio de la coexistencia de
  o                                         e
v´rtices anclados o intersticiales movi´ndose en direc-                                          F
ciones opuestas1 . Tambi´n se han estudiado modelos
                              e
                                    e             e
bidimensionales de forma num´rica, obteni´ndose inver-
  o                                           o
si´n de corriente solo cuando existen v´rtices intersti-
ciales (no anclados) en el estado fundamental (T = 0)2 .
            o
La inversi´n se explica mediante mecanismos basados en
              o                o
la interacci´n local entre v´rtices y centros de anclaje.
   Sin embargo, la inversi´n de corriente ocurre en sis-
                              o                                                                 F
temas experimentales en los que los intersticiales no est´n   a
presentes en el estado fundamental3 . Esta inversi´n de   o
corriente desaparece al incrementar la temperatura o la
intensidad del anclaje.                                                         t=0                           t =τ
   Nuestras simulaciones num´ricas indican que la inver-
                                  e                                                                           o
                                                                      Figura 1. Mecanismo de la rectificaci´n negativa. Fo-
si´n de corriente se debe a un nuevo mecanismo colec-
  o                                                                                                                       o
                                                                   tos fijas provenientes de las simulaciones. Condici´n ini-
tivo: una inestabilidad del estado fundamental selectiva                                                              o
                                                                   cial (izquierda) y configuraciones tras la evoluci´n durante
respecto del signo de la fuerza externa aplicada3 .                τ = 6.5 × 10−9 s con fuerza positiva (derecha arriba) y nega-
   La figura 1 muestra el mecanismo para una situaci´n         o                                                 ´
                                                                   tiva (derecha abajo). Las flechas indican las unicas 2 colum-
                                                                   nas que presentan movimiento para fuerza positiva. Como se
           o
con tres v´rtices por centro de anclaje triangular. El pan-
                                                                                       u          o
                                                                   puede observar, el n´mero de v´rtices intersticiales es mucho
                                                 o
el de la izquierda muestra una configuraci´n inicial con
                                                                   mayor cuando la fuerza aplicada es negativa.
           o
un solo v´rtice intersticial y un centro triangular con un
  o                               o
v´rtice de menos. La direcci´n natural de rectificaci´n        o
         o
de los v´rtices es “hacia arriba” en la figura, esto es, en
                                                 a
el sentido indicado por las puntas de los tri´ngulos. Esta
           o
rectificaci´n ocurre para fuerzas suficientemente intensas,          ∗
                                                                     ldinis@fis.ucm.es
                               e                    o
sin embargo, para fuerzas d´biles la rectificaci´n presenta         1
                                                                                                                  a
                                                                     J.E. Villegas, S. Savelev, F. Nori, E.M. Gonz´lez, J.V. An-
el sentido contrario.                                                guita, R. Garcia, and J.L. Vicent, Science 302, 1188 (2003)
   El panel superior derecho corresponde a una foto fi-             2
                                                                     C.J. Olson-Reichhardt and C. Reichhardt, Physica C 432,
               o
ja de los v´rtices tras haber evolucionado durante un                125 (2005).
                                             o
tiempo suficientemente largo bajo la acci´n de una fuerza           3
                                                                                          a
                                                                     L. Dinis, E.M. Gonz´lez, J.V. Anguita, J.M.R. Parrondo y
                                      o
constante positiva (en la direcci´n de las puntas de los             J.L. Vicent, Phys. Rev. B 76, 212507 (2007)




FisEs08 27–29 de Marzo de 2008, Salamanca                                                                                    o
                                                                                                     Pruebas de la contribuci´n