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Oggetto:
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Solid State Physics/B

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Solid State Physics/B

Oggetto:

Academic year 2016/2017

Course ID
CHI0027/B
Teacher
Prof. Marco Truccato (Titolare del corso)
Modular course
Teaching period
Primo semestre
Type
--- Nuovo Ordinamento ---
Credits/Recognition
6
Course disciplinary sector (SSD)
FIS/03 - fisica della materia
Delivery
Tradizionale
Language
Inglese
Attendance
Facoltativa
Type of examination
Orale
Prerequisites

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.

Course borrowed from
Fisica dei Superconduttori
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Course objectives

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:

Results of learning outcomes

- 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:

Course delivery

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).

Da questo corso è mutuato il corso "Fisica dei Superconduttori" attivato presso il corso di Laurea Magistrale in Fisica

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 time)

The "Physics of Superconductors" course activated at the Physics Master Degree is mutuated from this course.

Oggetto:

Learning assessment methods

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.

Orale

Oggetto:

Program

- Fenomenologia della superconduttività:

  • Variabili sperimentali, aspetti termodinamici della transizione superconduttiva, superconduttività di tipo I e II

  • Struttura e dinamica dei vortici, pinning

  • Equazioni di London

- Origine microscopica della superconduttività: interazione attrattiva mediata dai fononi

- Modello quantistico macroscopico e quantizzazione del flusso di campo magnetico

- Effetto Josephson:

  • Equazioni di base e sue differenti versioni.

  • Modello RCSJ e analogo meccanico

  • Principio di funzionamento dello SQUID

- Tipologie di materiali superconduttori:

  • 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:

  • 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.

Suggested readings and bibliography

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:

Class schedule

Lezioni: dal 01/03/2016 al 10/06/2016

Nota: Per l'orario delle lezioni consultare la pagina "Orario Lezioni" http://scienzadeimateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl

Oggetto:
Last update: 21/04/2017 16:27
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