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.
L'insegnamento viene svolto con lezioni sia alla lavagna che con trasparenze.
Il corso prevede conoscenze di meccanica quantistica avanzata e di fisica dello stato solido.
La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.
Effetti caratteristici dei superconduttori e teorie fenomenologiche
Resistenza nulla, effetto Meissner, quantizzazione del flusso - Modello di Gorter Casmir - Teoria elementare dei London della elettrodinamica dei superconduttori - Teoria di Ginzburg Landau.
Teoria microscopica di Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)
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).
Grafene
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).
Argomenti a carattere monografico
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.
Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity: Second Edition - Dover Books on Physics
M. I. Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions - Cambridge
Alcune lezioni sono svolte utilizzando delle trasparenze che vengono rese disponibili agli studenti pubblicandole su Studium.
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Effetti caratteristici dei superconduttori e teorie fenomenologiche | Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 1 and 2 |
2 | Teoria microscopica di Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) | Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 3 |
3 | Teoria di Ginzburg Landau | Michael Tinkham - Introduction to Superconductivity. Chapter 4 |
4 | Grafene: struttura a band e Weyl Dirac fermions | Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraphs 1.2, 1.3 |
5 | Grafene: livelli di Landau | Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraph 2.2 |
6 | Tunneling di Klein | Katsnelson - Graphene: carbon in two dimensions. Pharagraph 4.3 |
Prova orale.
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,