Em 1908, o holandês Heike Kamerlingh Onnes conseguiu a liquefação do hélio, atingindo uma temperatura de aproximadamente 4,1 K (–268,9 ºC). Onnes então passou a pesquisar o comportamento de alguns materiais a essa temperatura, sendo que três anos depois, em 1911, descobriu que o mercúrio apresentava resistividade elétrica nula para a temperatura do hélio liquido (figura 1.1).

Figura 1.1 – Resistência em ohms de um espécime de mercúrio em função da temperatura absoluta. Este gráfico marcou a descoberta da supercondutividade.

     Onnes descobriu que para uma temperatura diferente do zero absoluto, a resistividade elétrica de alguns materiais era nula. Chamou-se essa temperatura de temperatura crítica (Tc) e o estado atingido pelo material de estado supercondutor. A partir daí surge então uma nova área de estudos da Física da Matéria Condensada atraindo o interesse de muitos pesquisadores. Isto se tornou ainda mais evidente após a descoberta em 1933, por Meissner e Ochsenfeld, de outra importante propriedade de um material no estado supercondutor: o diamagnetismo perfeito. Eles descobriram que um campo magnético externo aplicado em um material no estado supercondutor é expelido de seu interior. Essa propriedade passou a ser chamada de Efeito Meissner (figura 1.2).

Figura 1.2 – Material primeiramente em seu estado normal submetido a aplicação de um campo magnético externo, onde as linhas de campo magnético penetram em seu corpo. Na segunda etapa o material está no estado supercondutor, sendo que o campo magnético não penetra em seu corpo.

    Em 1935 Fritz e Heinz London desenvolveram uma primeira descrição teórica para a condutividade perfeita e o diamagnetismo perfeito nos supercondutores baseando-se em relações eletrodinâmicas. Em 1950 London mostra que esta teoria pode ser originada considerando a supercondutividade como um fenômeno onde o momento dos portadores de carga tem ordem de longo alcance.    Ginzburg e Landau combinaram a eletrodinâmica dos supercondutores de London com a teoria de transições de fases de Landau, criando uma descrição fenomenológica muito mais poderosa para a supercondutividade. Em 1957, Bardeen, Cooper e Schrieffer propõem uma teoria microscópica para a supercondutividade, conhecida como teoria BCS, onde é assumida a formação de pares de elétrons ligados que carregam a supercorrente e a existência de um gap de energia entre os estados normal e supercondutor. Os resultados de Ginzburg e Landau são bem descritos no formalismo da teoria BCS. No mesmo ano, utilizando-se da teoria de Ginzburg-Landau, Abrikosov mostra que existe uma segunda classe de supercondutores onde um campo magnético suficientemente forte pode penetrar na amostra como tubos de fluxo quantizado que tomam a forma de linhas de vórtice. A minimização da energia de interação entre os vórtices mostra um estado de equilíbrio em forma de uma rede triangular (ou hexagonal) denominada rede de Abrikosov. Esses novos supercondutores são chamados de supercondutores do tipo II. Na presença dos vórtices, as propriedades de diamagnetismo e condutividade perfeita são reduzidas. Os supercondutores do tipo II possuem uma ampla região no diagrama de fases onde o campo magnético externo penetra no interior do material formando o que foi chamado de estado misto.

    O descobrimento em 1986 dos supercondutores de alta temperatura crítica por Bednorz e Muller despertou um grande interesse pela física dos vórtices. A nova fenomenologia se combinou com importantes avanços alcançados na física estatística de sistemas desordenados. Isto conduziu a uma revisão completa das fases de vórtices para supercondutores com distintos tipos de desordem.  As propriedades dinâmicas dos vórtices em torno do equilíbrio são muito diferentes em cada fase e, portanto, servem para caracterizar os novos líquidos e vidros de vórtices.

    Num supercondutor do tipo II de alta temperatura crítica no estado misto, uma corrente de transporte J provoca uma força de Lorentz Fc sobre os vórtices, que, se for suficientemente grande (acima de uma certa corrente crítica Jc), é capaz de deslocá-los. Quando os vórtices entram em movimento é induzido um campo elétrico, o qual dá origem a uma resistência efetiva no supercondutor, isto é, gera dissipação de energia e destroe a supercondutividade no material. Diversos mecanismos de pinning podem ajudar a impedir o movimento dos vórtices, aumentando desta maneira a corrente crítica. Os mecanismos de pinning podem estar associados a heterogeneidades espaciais do material, como por exemplo: impurezas, grain boundaries e defeitos, os quais provocam uma redução da energia livre das linhas de fluxo e impedem o seu movimento. A obtenção de materiais com altas correntes críticas é de grande importância para aplicações práticas e dependerá da eficiência do mecanismo de pinning. Grandes esforços têm sido feitos para melhorar cada vez mais estes mecanismos criando defeitos estruturais usando, por exemplo, a irradiação das amostras. Vários tipos diferentes de irradiação têm sido utilizados em supercondutores de alta temperatura crítica incluindo irradiação por nêutrons, prótons, elétrons, raios X e íons pesados, obtendo-se bons resultados A técnica de litografia permite criar estruturas bem definidas de arranjos periódicos de pinnings em escala nanométrica controladas com precisão. Arranjos periódicos são de grande importância já que podem produzir correntes críticas maiores do que um arranjo aleatório, com uma mesma densidade de pinnings.Face ao exposto, o estudo dos sistemas de vórtices fora do equilíbrio tem muitas motivações para sua investigação, principalmente pelo desafio teórico da criação de conceitos e ferramentas para descrever a matéria condensada fora do equilíbrio na presença de desordem, pela similaridade de outros importantes sistemas físicos e pelo fato dos sistemas de vórtices serem experimentalmente únicos na matéria condensada, onde se pode variar facilmente a densidade, introduzir controladamente forças externas e perturbações de diferentes tipos. O foco principal deste trabalho será a investigação da eficiência e influência dos mecanismos de pinning nos regimes dinâmicos de vórtices e na corrente crítica de supercondutores do tipo II de alta temperatura crítica.