(Teaching) Isabel Guillamón

Transcripción

1 (Teaching) Isabel Guillamón

2 Índice Objetivos Metodología Evaluación Calendario Experimentos propuestos

3 Objetivos El método experimental en la investigación en Física de la Materia Condensada. Realización de un experimento, de forma similar a la investigación real. Presentación del trabajo realizado. Adquirir destrezas para la transmisión del conocimiento científico.

4 Metodología Realización de un solo experimento (amplio), ilustrativo de las técnicas y los métodos de Física de la Materia Condensada. Grupos de dos personas para fomentar trabajo en equipo y discusión científica. Cada grupo, que lleva a cabo un experimento diferente, y tiene asignado un tutor. Horario: Dos días a la semana en horario de mañana (11:30-13:30) o de tarde (14:30-16:30).

5 Evaluación Actividad realizada durante el curso, evaluada por el tutor. Cada grupo: redacción de un informe sobre la actividad desarrollada y análisis de los resultados científicos. La extensión del informe no será superior a siete páginas. Individualmente: Exposición oral breve del informe.

6 Tutores de la asignatura Gabino Rubio Miguel Ángel Ramos Isabel Guillamón Hermann Suderow Nicolás Agrait Sebastián Vieira José Gabriel Rodrigo

7 Conocimientos previos Se recomienda cursar esta asignatura durante 4º curso. Conocimientos básicos de: Física cuántica. Física del estado sólido. Termodinámica. Electromagnetismo. El énfasis está en el método experimental. La profundidad con que se interpreta el resultado experimental se acopla a los conocimientos del alumno.

8 Experimentos propuestos En general los experimentos se llevan a cabo a bajas temperaturas (T>1,5 K), lo que permite estudiar sistemas en el estado superconductor o superfluído. Se adquirirán conocimientos en técnicas muy empleadas hoy en día: Criogenia, hasta T=1,5 K. Alto Vacío, hasta 10-9 atmósferas.

9 Calendario Más información Isabel Guillamón Modulo C-3, Despacho 615

10 Calendario Breve introdución a las técnicas experimentales: Técnicas de vacío Criogenia

11 Calendario Realización de un experimento amplio: Grupo de dos/tres personas. Un tutor asignado a cada grupo.

12 Calendario Preparación de un breve informe y una presentación: Con la ayuda y supervisión del tutor (no es un examen).

13 Experimentos STM: Microscopía de efecto túnel. Transporte electrónico en el régimen cuántico. AFM: Microscopía de fuerzas atómicas. Efecto túnel entre metales en el estado superconductor. Propagación del segundo sonido en helio superfluído. Transición de fase al estado superconductor de cerámicas de alta temperatura crítica. Calor específico en la transición al estado superconductor. Susceptibilidad magnética a bajas temperaturas. Crecimiento de muestras monocristalinas.

14 STM: microscopía de efecto túnel Nobel 1986, Binnig, Rohrer. Caracterización manipulación de superficies a escala nanométrica, hasta de átomos individuales. Efecto túnel cuántico microscopio STM imágenes de átomos individuales Experimento: Obtención de imágenes con resolución atómica de átomos de carbono

15 Transporte electrónico a través de nanoestructuras(stm) Fabricación de cadenas atómicas entre metales (mediante un STM). Transporte electrónico en el régimen cuántico coherente. Conductancia G0=2e 2 /h. Experimento: fabricación de cadenas atómicas y medida de propiedades de transporte electrónico mediante STM.

16 Segundo sonido en Helio en estado superfluído (T<2.16 K) Nobel 1962 Landau, Nobel 1978 Kapitza Nobel 1996 Lee, Osheroff, Richardson (Helio-3) Superfluído: flujo sin rozamiento. Sucede (sólo) en el Helio líquido para temperaturas inferiores a 2,16 K. Segundo Sonido: ondas de entropía. Su velocidad depende de la temperatura. Experimento: medida de la velocidad de propagación del segundo sonido mediante técnicas asociadas al tiempo de vuelo y a ondas estacionarias.

17 Cambios de fase: transición al estado superconductor (T=1,5 K) Estado superconductor: cambio de fase (T<Tc) debido a la formación de pares de electrones ligados en metales (pares de Cooper). Flujo de corriente eléctrica sin resistencia Efecto Meissner: expulsión del campo magnético. Experimento: Medida de susceptibilidad magnética en MgB2 (Helio)

18 Efecto túnel en el estado superconductor Uniones túnel Nobel 1973, Giaever, Josephson. Good luck in your continued research, my most important discovery was that research is both exciting and fun, and looks like you have discovered that already. Best regards, Ivar Giaever Experimento: fabricación de uniones túnel y medida del transporte electrónico.

19 Superconductores de alta temperatura crítica. Nobel 1987: Bednorz, Müller. Cerámicas de YBaCuO; transitan al estado superconductor T<80 K. Estado superconductor: Flujo de corriente eléctrica sin resistencia. Expulsión del campo magnético (efecto Meissner) -> levitación magnética. Levitación de un imán sobre YBaCuO a 77 K. Experimento: medida de la caída de resistencia eléctrica y efecto Meissner en la transición del YBaCuO al estado superconductor.

20 Síntesis y caracterización de monocristalessuperconductores Crecimiento de monocristales usando el método de crecimiento por exceso de flujo Caracterización por medidas de resistividad y susceptibilidad en He. Experimento: Crecimiento de monocristales (P.C.Canfield) y su estudio

21 Calorimetría mediante un refrigerador de Stirling Experimentos criogénicos secos. Estudios de transición de fase en medidas del calor específico Transiciones de fase en medidas del calor específico Experimento: Transición ferroeléctrica en KDP [M R Osorio et al 2012 Eur. J. Phys ]

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