SUPERCONDUCTIVITY

FIS/03 - 6 CFU - 2° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

ELISABETTA PALADINO
FRANCESCO MARIA DIMITRI PELLEGRINO


Obiettivi formativi

Obiettivo del corso è l'acquisizione di conoscenze avanzate sui materiali superconduttori e sul grafene con riferimento alle loro potenziali applicazioni alle nanotecnologie ed alle tecnologie quantistiche.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L'insegnamento viene svolto con lezioni sia alla lavagna che con trasparenze.


Prerequisiti richiesti

Il corso prevede conoscenze di meccanica quantistica avanzata e di fisica dello stato solido.



Frequenza lezioni

La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.



Contenuti del corso

Resistenza nulla, effetto Meissner, quantizzazione del flusso - Modello di Gorter Casmir - Teoria elementare dei London della elettrodinamica dei superconduttori - Teoria di Ginzburg Landau.

Coppie di Cooper, origine della interazione attrattiva ed “s-wave pairing” - Stato fondamentale BCS - Struttra a bande e gap superconduttiva, densità degli stati - Effetti a temperatura finita: temperatura critica - Lunghezza di penetrazione - Tunnel elettronico e di coppie di Cooper – Effetto Josephson - Effetto di prossimità - Effetto Josephson in presenza di un flusso magnetico: Superconducting Quantum Interference Devices (SQUID).

Struttura a bande: stati "pi greca" e modello tight binding, fermioni Weyl-Dirac, livelli di Landau. Tunneling di Klein, formalismo di Landauer Buettiker.

Giunzioni Josephson con grafene (SNS).

Effetto Josephson in giunzioni mesoscopiche - Atomi artificiali superconduttivi – Cenni di superconduttività ad alta temperatura - Fenomenologia e modello classico di Lawrence Doniach per i superconduttori stratificati. Superconduttività nel grafene, trasporto idrodinamico in grafene.



Testi di riferimento

Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity: Second Edition - Dover Books on Physics

M. I. Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions - Cambridge


Altro materiale didattico

Alcune lezioni sono svolte utilizzando delle trasparenze che vengono rese disponibili agli studenti pubblicandole su Studium.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Effetti caratteristici dei superconduttori e teorie fenomenologiche Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 1 and 2 
2Teoria microscopica di Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 3 
3Teoria di Ginzburg LandauMichael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 4 
4Grafene: struttura a band e Weyl Dirac fermions Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraphs 1.2, 1.3  
5Grafene: livelli di LandauKatsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraph 2.2  
6Tunneling di KleinKatsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraph 4.3 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Prova orale.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Alcune delle domande più frequenti riguardano: fenomenologia dei materiali superconduttori. Teoria fenomenologica di Ginzburg Landau.

Distinzione fra superconduttori del primo e del secondo tipo. Ipotesi alla base del modello BCS. Struttura dello stato fondamentale BCS. Livelli eccitati di un superconduttore. Effetto Josephson. Tunnel elettronico in giunzioni SN, SS. Struttura a bande del grafene,




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