Μαγνητικά Υλικά - Υπεραγωγοί

Tίτλος του μαθήματος

Μαγνητικά Υλικά - Υπεραγωγοί

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ELMP13

Τύπος του μαθήματος

Επιλογής

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)

Έτος σπουδών

Πρώτο ή δεύτερο

Εξάμηνο

Δεύτερο ή τρίτο

Πιστωτικές μονάδες ECTS

6

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Δ. Αναστασόπουλος Επ. Καθηγητής
Ε. Βιτωράτος Καθηγητής

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος, όσον αφορά τα Μαγνητικά Υλικά, ο φοιτητής θα έχει ενημερωθεί θεωρητικά για τα ακόλουθα θέματα:

1) Αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στοιχειωδών μαγνητικών ροπών- Αλληλεπίδραση άμεσης και έμμεσης ανταλλαγής σε ιοντικά στερεά και σε μέταλλα.

2) Διάταξη και μαγνητικές δομές: Σιδηρομαγνητισμός, αντισιδηρομαγνητισμός, σιδηριμαγνητισμός, ελικοειδής διάταξη, spin glasses, διάταξη πυρηνικών μαγνητικών ροπών. Πειραματικές μέθοδοι για την μέτρηση της μαγνητικής τάξης.

3) Μαγνητισμός στα μέταλλα: το μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων, παραμαγνητισμός Pauli, αυτόματη διάσπαση ενεργειακών ζωνών με διαφορετικό σπιν, στάθμες Landau, διαμαγνητισμός Landau, μαγνητισμός του ηλεκτρονικού αερίου, διεγέρσεις του ηλεκτρονικού αερίου, κύματα πυκνότητας σπιν, φαινόμενο Kondo και φαινόμενο Hubbard.

4) Μαγνητικοί ημιαγωγοί, μοντέλο s-d, επίδραση της μαγνητικής διάταξης στην ενέργεια των φορέων αγωγιμότητας. Επίδραση της συγκέντρωσης των φορέων στη διάταξη των μαγνητικών ροπών.

5) Υπεραγωγοί τύπου Ι και ΙΙ. Θεωρία Ginzburg-Landau. Μικροσκοπική θεωρία (BCS). Φαινόμενο Josephson

6) Υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας μετάβασης. Τεχνολογικές εφαρμογές υπεραγωγών.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

Εξοικείωση με την βιβλιογραφική έρευνα και την αξιολόγηση πληροφοριών μέσω του διαδικτύου και προσέγγιση θεμάτων αιχμής στον μαγνητισμό και την υπεραγωγιμότητα. Θεωρητική κατανόηση των φυσικών διεργασιών που σχετίζονται με τα μαγνητικά και υπεραγώγιμα υλικά. Χρήση της αγγλικής γλώσσας. Παρουσίαση διαφόρων θεμάτων υπό μορφή διαλέξεων.

Προαπαιτήσεις

Οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν καλή γνώση Κβαντομηχανικής, καθώς και Φυσικής Στερεάς Κατάστασης.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

1) Αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στοιχειωδών μαγνητικών ροπών- Αλληλεπίδραση άμεσης και έμμεσης ανταλλαγής σε ιοντικά στερεά και σε μέταλλα.

2) Διάταξη και μαγνητικές δομές: Σιδηρομαγνητισμός, αντισιδηρομαγνητισμός, σιδηριμαγνητισμός, ελικοειδής διάταξη, spin glasses, διάταξη πυρηνικών μαγνητικών ροπών. Πειραματικές μέθοδοι για την μέτρηση της μαγνητικής τάξης.

3) Μαγνητισμός στα μέταλλα: το μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων, παραμαγνητισμός Pauli, αυτόματη διάσπαση ενεργειακών ζωνών με διαφορετικό σπιν, στάθμες Landau, διαμαγνητισμός Landau, μαγνητισμός του ηλεκτρονικού αερίου, διεγέρσεις του ηλεκτρονικού αερίου, κύματα πυκνότητας σπιν, φαινόμενο Kondo και φαινόμενο Hubbard.

4) Μαγνητικοί ημιαγωγοί, μοντέλο s-d, επίδραση της μαγνητικής διάταξης στην ενέργεια των φορέων αγωγιμότητας. Επίδραση της συγκέντρωσης των φορέων στη διάταξη των μαγνητικών ροπών.

5) Χαρακτηριστικές ιδιότητες υπεραγώγιμων υλικών.

6) Ηλεκτροδυναμική των υπεραγωγών

7) Θεωρία Ginzburg-Landau

8) Φαινόμενο Josephson

9) Υπεραγωγοί τύπου ΙΙ.

10) Μικροσκοπική θεωρία της υπεραγωγιμότητας

11) Υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας μετάβασης.

12) Τεχνολογικές εφαρμογές

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1. “Magnetism in Condensed Matter”, Stephen Blundell, Oxford University Press, Oxford, (2001).

2. “Introduction to Superconductivity and High T_c Materials”, Michel Cyrot, Davor Pavuna, World Scientific Publishing CoPte Ltd(1992).

3. “The Physics of Superconductors”, V.V Sschmidt Nauka Publisher, Moskau (1982).

4. Σημειώσεις.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Παρακολούθηση διαλέξεων και παρουσίαση θεμάτων.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

Συμμετοχή στις διαλέξεις του μαθήματος, παράδοση και παρουσίαση εργασίας (project) σχετικού με το περιεχόμενο του μαθήματος.

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.

Tίτλος του μαθήματος	Μαγνητικά Υλικά - Υπεραγωγοί
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ELMP13
Τύπος του μαθήματος	Επιλογής
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)
Έτος σπουδών	Πρώτο ή δεύτερο
Εξάμηνο	Δεύτερο ή τρίτο
Πιστωτικές μονάδες ECTS	6
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων	Δ. Αναστασόπουλος Επ. Καθηγητής Ε. Βιτωράτος Καθηγητής
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Στο τέλος αυτού του μαθήματος, όσον αφορά τα Μαγνητικά Υλικά, ο φοιτητής θα έχει ενημερωθεί θεωρητικά για τα ακόλουθα θέματα: 1) Αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στοιχειωδών μαγνητικών ροπών- Αλληλεπίδραση άμεσης και έμμεσης ανταλλαγής σε ιοντικά στερεά και σε μέταλλα. 2) Διάταξη και μαγνητικές δομές: Σιδηρομαγνητισμός, αντισιδηρομαγνητισμός, σιδηριμαγνητισμός, ελικοειδής διάταξη, spin glasses, διάταξη πυρηνικών μαγνητικών ροπών. Πειραματικές μέθοδοι για την μέτρηση της μαγνητικής τάξης. 3) Μαγνητισμός στα μέταλλα: το μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων, παραμαγνητισμός Pauli, αυτόματη διάσπαση ενεργειακών ζωνών με διαφορετικό σπιν, στάθμες Landau, διαμαγνητισμός Landau, μαγνητισμός του ηλεκτρονικού αερίου, διεγέρσεις του ηλεκτρονικού αερίου, κύματα πυκνότητας σπιν, φαινόμενο Kondo και φαινόμενο Hubbard. 4) Μαγνητικοί ημιαγωγοί, μοντέλο s-d, επίδραση της μαγνητικής διάταξης στην ενέργεια των φορέων αγωγιμότητας. Επίδραση της συγκέντρωσης των φορέων στη διάταξη των μαγνητικών ροπών. 5) Υπεραγωγοί τύπου Ι και ΙΙ. Θεωρία Ginzburg-Landau. Μικροσκοπική θεωρία (BCS). Φαινόμενο Josephson 6) Υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας μετάβασης. Τεχνολογικές εφαρμογές υπεραγωγών.
Δεξιότητες	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες: Εξοικείωση με την βιβλιογραφική έρευνα και την αξιολόγηση πληροφοριών μέσω του διαδικτύου και προσέγγιση θεμάτων αιχμής στον μαγνητισμό και την υπεραγωγιμότητα. Θεωρητική κατανόηση των φυσικών διεργασιών που σχετίζονται με τα μαγνητικά και υπεραγώγιμα υλικά. Χρήση της αγγλικής γλώσσας. Παρουσίαση διαφόρων θεμάτων υπό μορφή διαλέξεων.
Προαπαιτήσεις	Οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν καλή γνώση Κβαντομηχανικής, καθώς και Φυσικής Στερεάς Κατάστασης.
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	1) Αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στοιχειωδών μαγνητικών ροπών- Αλληλεπίδραση άμεσης και έμμεσης ανταλλαγής σε ιοντικά στερεά και σε μέταλλα. 2) Διάταξη και μαγνητικές δομές: Σιδηρομαγνητισμός, αντισιδηρομαγνητισμός, σιδηριμαγνητισμός, ελικοειδής διάταξη, spin glasses, διάταξη πυρηνικών μαγνητικών ροπών. Πειραματικές μέθοδοι για την μέτρηση της μαγνητικής τάξης. 3) Μαγνητισμός στα μέταλλα: το μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων, παραμαγνητισμός Pauli, αυτόματη διάσπαση ενεργειακών ζωνών με διαφορετικό σπιν, στάθμες Landau, διαμαγνητισμός Landau, μαγνητισμός του ηλεκτρονικού αερίου, διεγέρσεις του ηλεκτρονικού αερίου, κύματα πυκνότητας σπιν, φαινόμενο Kondo και φαινόμενο Hubbard. 4) Μαγνητικοί ημιαγωγοί, μοντέλο s-d, επίδραση της μαγνητικής διάταξης στην ενέργεια των φορέων αγωγιμότητας. Επίδραση της συγκέντρωσης των φορέων στη διάταξη των μαγνητικών ροπών. 5) Χαρακτηριστικές ιδιότητες υπεραγώγιμων υλικών. 6) Ηλεκτροδυναμική των υπεραγωγών 7) Θεωρία Ginzburg-Landau 8) Φαινόμενο Josephson 9) Υπεραγωγοί τύπου ΙΙ. 10) Μικροσκοπική θεωρία της υπεραγωγιμότητας 11) Υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας μετάβασης. 12) Τεχνολογικές εφαρμογές
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	1. “Magnetism in Condensed Matter”, Stephen Blundell, Oxford University Press, Oxford, (2001). 2. “Introduction to Superconductivity and High T_c Materials”, Michel Cyrot, Davor Pavuna, World Scientific Publishing CoPte Ltd(1992). 3. “The Physics of Superconductors”, V.V Sschmidt Nauka Publisher, Moskau (1982). 4. Σημειώσεις.
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	Παρακολούθηση διαλέξεων και παρουσίαση θεμάτων.
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης	Συμμετοχή στις διαλέξεις του μαθήματος, παράδοση και παρουσίαση εργασίας (project) σχετικού με το περιεχόμενο του μαθήματος.
Γλώσσα διδασκαλίας	Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.