- Oggetto:
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Fisica dei superconduttori
- Oggetto:
Physics of Superconducotrs
- Oggetto:
Anno accademico 2017/2018
- Codice dell'attività didattica
- MFN0858
- Docente
- Prof. Marco Truccato (Titolare del corso)
- Corso di studi
- 008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
- Anno
- 2° anno
- Periodo didattico
- Terzo periodo didattico
- Tipologia
- D=A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/03 - fisica della materia
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Inglese
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Orale
- Prerequisiti
-
Conoscenze della fisica di base (meccanica, elettromagnetismo) e di meccanica quantistica. Alcune nozioni di Fisica dello Stato Solido possono essere utili.
Knowledge of basic physics (mechanics, electromagnetism) and of quantum mechanics. A few notions of Solid State Physics may help. - Propedeutico a
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- Mutuato da
- Solid State Physics/B - LM Scienza dei Materiali
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Dopo aver seguito il corso, l’allievo sarà in grado di:
- Descrivere le proprietà fondamentali delle varie classi di materiali superconduttori e i rispettivi ambiti di applicazione.
- Descrivere il funzionamento di una giunzione Josephson e le sue possibili applicazioni.
- Valutare e risolvere le problematiche sperimentali relative alla caratterizzazione elettrica di dispositivi a bassa temperatura.
Dopo aver seguito il corso, l’allievo sarà in possesso di:
- Competenze teoriche nella modellizzazione di materiali superconduttori.
- Competenze teoriche nella modellizzazione di dispositivi elettronici a superconduttore.
- Competenze sperimentali nella caratterizzazione dei materiali e dispositivi suddetti.
After having completed the course, the student will have skills in:
- Describing the fundamental properties of various classes of superconducting materials and their respective fields of application.
- Describing the operation principles of a Josephson junction and its possible applications.
- Evaluating and solving experimental issues in the electrical characterization of devices at low-temperature.
After having completed the course, the student will have:
- Theoretical knowledge in modeling superconducting materials
- Theoretical knowledge in modeling electronic devices based on superconducting materials.
- Experimental knowledge in the characterization of the above-mentioned materials and devices.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
- Conoscenza delle proprietà di base dei materiali superconduttori.
- Conoscenza di base dei principi fisici di funzionamento dei dispositivi trattati nel corso.
- Saper misurare, organizzare, analizzare, presentare e discutere dati sperimentali.
- Basic knowledge of the properties of superconducting materials.
- Basic knowledge of the working principles of the devices presented in the course.
- Basic skills in measuring, organizing, analyzing, presenting and discussing experimental data.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L' esame consisterà in un colloquio orale in cui si valuteranno:
- la comprensione dei contenuti delle lezioni frontali;
- i contenuti delle relazioni delle attività integrative di laboratorio.
The exam will consist in oral questions in which the following aspects will be evaluated:
- understanding of the contents of the frontal lectures;
- contents of the reports of the supporting laboratory activities.
- Oggetto:
Attività di supporto
- Oggetto:
Programma
- Fenomenologia della superconduttività:
-
Variabili sperimentali, aspetti termodinamici della transizione superconduttiva, superconduttività di tipo I e II
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Struttura e dinamica dei vortici, pinning
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Equazioni di London
- Origine microscopica della superconduttività: interazione attrattiva mediata dai fononi
- Modello quantistico macroscopico e quantizzazione del flusso di campo magnetico
- Effetto Josephson:
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Equazioni di base e sue differenti versioni.
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Modello RCSJ e analogo meccanico
-
Principio di funzionamento dello SQUID
- Tipologie di materiali superconduttori:
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Materiali a bassa, media ed alta Tc
-
Ordini di grandezza delle grandezze fondamentali
-
Tecniche di sintesi e applicazioni
- Termodinamica dei metalli normali e dei superconduttori
- Teoria di Ginzburg- Landau per la transizione superconduttiva:
-
Lunghezza di coerenza
-
Origine della distinzione tra superconduttori di tipo I e II
- Esperienze di laboratorio:
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Misura delle caratteristiche I-V nei superconduttori YBCO o BSCCO
-
Misure del libero cammino medio e del raggio ionico in metalli normali
- Phenomenology of superconductivity:
-
Experimental variables, themodynamics of the superconducting transition, type I and type II superconductivity.
-
Structure and dynamics of vortexes, pinning.
-
London equations.
- Microscopic origin of superconductivity: the phonon-mediated attractive interaction.
- Macroscopic quantum model and magnetic flux quantization.
- Josephson effect:
-
Governing equations and its different versions.
-
RCSJ model and its mechanical analogue.
-
Operation principle of the SQUID.
- Different kinds of superconducting materials:
-
Low, medium and high-Tc.
-
Orders of magnitude of their basic quantities.
-
Synthesis techniques and applications.
- Thermodynamics of normal and superconducting materials.
- Ginzburg-Landau theory for the superconducting transition:
-
The coherence length.
-
Origin of the difference between type I and type II supercondutors.
- Practical classes:
-
Measurement of the I-V characteristics of a YBCO or BSCCO superconductor.
-
Measurement of the mean free path and of the ionic radius of a normal metal.
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Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : “Foundations of Applied Superconductivity”, Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991
- Charles P. Poole, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick: Superconductivity, Academic Press, San Diego – London, 1995
- Dispense fornite dal docente.
- Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : “Foundations of Applied Superconductivity”, Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991
- Charles P. Poole, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick: Superconductivity, Academic Press, San Diego – London, 1995
- Lecture notes and slides provided by the teacher.
- Oggetto:
Orario lezioni
Giorni Ore Aula Lunedì 9:00 - 13:00 Martedì 9:00 - 13:00 Giovedì 9:00 - 13:00 Venerdì 9:00 - 13:00 Lezioni: dal 16/04/2018 al 15/06/2018
- Oggetto:
Note
Il corso è così suddiviso:
-
5 CFU di lezioni frontali (5*8=40 ore; frequenza facoltativa).
-
1 CFU di laboratorio (12 ore; frequenza obbligatoria, minimo 70% delle ore previste).
Questo corso è integralmente mutuato dal corso "Solid State Physics/B" attivato presso il corso di Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali.
The course is organized as follows:
-
5 ECTS points of frontal lectures (5*8 = 40 hours, elective attendance).
-
1 ECTS point of laboratory practicals (12 hours, mandatory attendance for at least 70% of the scheduled time)
This course is completely mutuated from the "Solid State Physics/B" course activated at the Master Degree in Materials Science.
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- Oggetto:
