Lublin, 27 XI 2015 r. Nadprzewodnictwo. możliwość realizowania ujemnego oporu. Tadeusz Domański Instytut Fizyki UMCS

Transkrypt

1 Lublin, 27 XI 2015 r. Nadprzewodnictwo możliwość realizowania ujemnego oporu Tadeusz Domański Instytut Fizyki UMCS

2 Lublin, 27 XI 2015 r. Nadprzewodnictwo możliwość realizowania ujemnego oporu Tadeusz Domański Instytut Fizyki UMCS

3 Nadprzewodnictwo dlaczego taki temat?

4 Nadprzewodnictwo dlaczego taki temat? Aspekty poznawcze: za badania przyznano już 5 Nagród Nobla z fizyki (w sumie dla 10 osób)

5 Nadprzewodnictwo dlaczego taki temat? Aspekty poznawcze: za badania przyznano już 5 Nagród Nobla z fizyki (w sumie dla 10 osób) Aspekty technologiczne: nowe technologie m.in. w transporcie, medycynie itp.

6 Nadprzewodnictwo dlaczego taki temat? Aspekty poznawcze: za badania przyznano już 5 Nagród Nobla z fizyki (w sumie dla 10 osób) Aspekty technologiczne: nowe technologie m.in. w transporcie, medycynie itp. Aspekty ekonomiczne: olbrzymie oszcze dności w wydatkach na energetyke

7 Aspekty ekonomiczne fakty Na energii elektrycznej sie : rynkowa cene składaja koszty produkcji, koszty przesyłania. Straty w przesyłaniu energii około 7 procent. wynosza Dzie ki zastosowaniu nadprzewodników można byłoby zredukować straty do 0!

8 Opór elektryczny istota zjawiska

9 Opór elektryczny istota zjawiska Pod wpływem zewne trznych pól (elektrycznego, magnetycznego, gradientu temperatur) elektrony walencyjne sa zmuszone do przemieszczania.

10 Opór elektryczny istota zjawiska Ruch elektronów odbywa sie w sieci jonów ulegaja c procesom rozpraszania, co przejawia sie makroskopowo jako opór.

11 Opór elektryczny istota zjawiska Opór całkowity wynosi R = ρ l A,

12 Opór elektryczny istota zjawiska Opór całkowity wynosi R = ρ l A, gdzie opór właściwy ρ

13 Opór elektryczny istota zjawiska Opór całkowity wynosi R = ρ l A, gdzie opór właściwy ρ zależy od: rodzaju materiału,

14 Opór elektryczny istota zjawiska Opór całkowity wynosi R = ρ l A, gdzie opór właściwy ρ zależy od: rodzaju materiału, temperatury.

15 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C

16 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m aluminium żelazo 2, Ω m 1, Ω m

17 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m aluminium żelazo 2, Ω m 1, Ω m grafit german krzem 2, Ω m 4, Ω m 6, Ω m

18 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m aluminium żelazo 2, Ω m 1, Ω m grafit german krzem diament guma teflon 2, Ω m 4, Ω m 6, Ω m Ω m Ω m Ω m

19 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m aluminium żelazo 2, Ω m 1, Ω m grafit german krzem diament guma teflon 2, Ω m 4, Ω m 6, Ω m Ω m Ω m Ω m Wartości oporu różnia sie o ponad 30 rze dów wielkości!

20 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m. przewodniki aluminium 2, Ω m żelazo grafit german krzem diament guma teflon 1, Ω m 2, Ω m 4, Ω m 6, Ω m Ω m Ω m Ω m Wartości oporu różnia sie o ponad 30 rze dów wielkości!

21 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m. przewodniki aluminium 2, Ω m żelazo 1, Ω m grafit 2, Ω m 4, Ω m german. półprzewodniki krzem diament guma teflon 6, Ω m Ω m Ω m Ω m Wartości oporu różnia sie o ponad 30 rze dów wielkości!

22 Opór elektryczny przykłady w temperaturze 20 o C miedź 1, Ω m. przewodniki aluminium 2, Ω m żelazo 1, Ω m grafit 2, Ω m 4, Ω m german. półprzewodniki krzem 6, Ω m diament Ω m Ω m guma. izolatory teflon Ω m Wartości oporu różnia sie o ponad 30 rze dów wielkości!

23 Nadprzewodniki science fiction? Czy sa takie materiały, w których opór elektryczny całkowicie znika?

24 Nadprzewodniki science fiction? Czy sa takie materiały, w których opór elektryczny całkowicie znika? Futurystyczne perspektywy: Można byłoby przesyłać nimi energie od solarów rozmieszczonych na Saharze.

25 Odkrycie nadprzewodnictwa 8 kwietnia 1911 r. Stan nadprzewodza cy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte ci. Poniżej temperatury T c = 4,2 K (czyli -269 o C) opór całkowicie zanika.

26 Odkrycie nadprzewodnictwa 8 kwietnia 1911 r. Stan nadprzewodza cy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte ci. Poniżej temperatury T c = 4,2 K (czyli -269 o C) opór całkowicie zanika. opor, temperatura [K]

41 Odkrycie nadprzewodnictwa 8 kwietnia 1911 r. Stan nadprzewodza cy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte ci. Poniżej temperatury T c = 4,2 K (czyli -269 o C) opór całkowicie zanika.

42 Odkrycie nadprzewodnictwa 8 kwietnia 1911 r. Stan nadprzewodza cy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte ci. Poniżej temperatury T c = 4,2 K (czyli -269 o C) opór całkowicie zanika.. (Lejda, Holandia) Heike Kamerlingh Onnes

43 Nadprzewodniki efekt Meissnera

44 Nadprzewodniki efekt Meissnera Nadprzewodniki charakteryzuja sie jednocześnie idealnym diamagnetyzmem. Zjawisko to polega na całkowitym ekranowaniu pola magnetycznego. W. Meissner, R. Ochsenfeld ( 1933 r. )

45 Nadprzewodniki efekt Meissnera Zjawisko Meissnera wykorzystuje sie np. do profilowania linii sił pola magnetycznego.

46 Nadprzewodniki efekt Meissnera W ten sposób można skompensować siłe grawitacji, uzyskuja c efekt lewitacji.

49 Nadprzewodniki efekt Meissnera Perspektywa: Skarpety lewituja ce wraz z właścicielem?

50 Nadprzewodniki kolejne odkrycia

51 Nadprzewodniki kolejne odkrycia Stan nadprzewodza cy został później odkryty w kilku innych pierwiastkach oraz stopach. Oto wybrane przykłady:

52 Nadprzewodniki kolejne odkrycia Stan nadprzewodza cy został później odkryty w kilku innych pierwiastkach oraz stopach. Oto wybrane przykłady: 80 ciekly N 2 60 T c (K) ciekly H 2 Nb 3 Ge Nb 3 Sn Nb Pb NbN V Si Nb Al Ge 3 Hg rok

53 Nadprzewodniki kolejne odkrycia Stan nadprzewodza cy został później odkryty w kilku innych pierwiastkach oraz stopach. Oto wybrane przykłady: 80 ciekly N 2 skroplony azot 60 T c (K) ciekly H 2 Nb 3 Ge Nb 3 Sn Nb Pb NbN V Si Nb Al Ge 3 Hg rok skroplony neon skroplony wodór skroplony hel

54 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem

55 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak:

56 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak: R. Feynman

57 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak:. R. Feynman W. Heisenberg

58 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak:.. R. Feynman W. Heisenberg N. Bohr

59 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak:.. R. Feynman W. Heisenberg N. Bohr A. Einstein

60 Zagadka nadprzewodnictwa problemy z wyjaśnieniem Przez niemal 50 lat nie potrafiono wyjaśnić mechanizmu odpowiedzialnego za stan nadprzewodza cy. Problemem tym zajmowali sie tacy wybitni naukowcy, jak:.. R. Feynman W. Heisenberg N. Bohr A. Einstein No one is smart enough to explain it R. Feynman

61 Istota nadprzewodnictwa pomocne fakty Kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechanizmu (konwencjonalnego) nadprzewodnictwa miało:

62 Istota nadprzewodnictwa pomocne fakty Kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechanizmu (konwencjonalnego) nadprzewodnictwa miało: odkrycie efektu izotopowego (1950 r.) T c 1 M M - masa jonów

63 Teoria nadprzewodnictwa 1957 r. Za opracowanie mikroskopowej teorii nadprzewodnictwa (tzw. teorie BCS) przyznano Nagrode Nobla w 1972 roku.

64 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne

65 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego:

66 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera)

67 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: w pary (Coopera) ła cza sie i kolektywnie na zewne trzne zaburzenia reaguja

68 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera) i kolektywnie reaguja na zewne trzne zaburzenia (jak gigantyczny superatom identycznych obiektów!)

69 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera) i kolektywnie reaguja na zewne trzne zaburzenia (jak gigantyczny superatom identycznych obiektów!) Kondensat par Coopera jest odpowiedzialny za:

70 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera) i kolektywnie reaguja na zewne trzne zaburzenia (jak gigantyczny superatom identycznych obiektów!) Kondensat par Coopera jest odpowiedzialny za: idealne przewodnictwo (ruch bez rozpraszania)

71 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera) i kolektywnie reaguja na zewne trzne zaburzenia (jak gigantyczny superatom identycznych obiektów!) Kondensat par Coopera jest odpowiedzialny za: idealne przewodnictwo idealny diamagnetyzm (ruch bez rozpraszania) (efekt Meissnera)

72 Nadprzewodnictwo zjawisko emergentne Elektrony w powierzchni Fermiego: ła cza sie w pary (Coopera) i kolektywnie reaguja na zewne trzne zaburzenia (jak gigantyczny superatom identycznych obiektów!) Kondensat par Coopera jest odpowiedzialny za: idealne przewodnictwo idealny diamagnetyzm (ruch bez rozpraszania) (efekt Meissnera) nowe zjawiska (efekt Josephsona, wiry kwantowe itp.)

73 Efekt Josephsona pra d par Coopera

74 Efekt Josephsona pra d par Coopera nadprzew. 1 izolator nadprzew. 2 I > 0 U=0 Zła cze utworzone z dwóch nadprzewodników i cienkiej warstwy izolatora.

75 Efekt Josephsona pra d par Coopera SQUID Superconducting QUantum Interferometer Device. Takie urza dzenia sa w stanie wykryć bardzo małe pola magnetyczne T.

76 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć

77 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć Alex Müller, Georg Bednorz / IBM Rüschlikon, Szwajcaria / W 1986 r. odkryto, że materiał ceramiczny La 2 x Sr x CuO 4 (który dla x=0 jest izolatorem typu Motta) w zakresie domieszkowania 0,05 < x < 0,25 staje nadprzewodnikiem. sie Maksymalna temperatura krytyczna La 2 x Sr x CuO 4 wynosi T c =36 K.

78 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć Alex Müller, Georg Bednorz. Nagroda Nobla, 1987 r. / IBM Rüschlikon, Szwajcaria / W 1986 r. odkryto, że materiał ceramiczny La 2 x Sr x CuO 4 (który dla x=0 jest izolatorem typu Motta) w zakresie domieszkowania 0,05 < x < 0,25 staje sie nadprzewodnikiem. Maksymalna temperatura krytyczna La 2 x Sr x CuO 4 wynosi T c =36 K.

79 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć Odkrycie to zapocza tkowało burzliwy okres historii rozwoju nadprzewodnictwa.

80 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć Odkrycie to zapocza tkowało burzliwy okres historii rozwoju nadprzewodnictwa. 180 * HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ 120 Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 T c (K) ciekly N 2 Bi 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 YBa 2 Cu 3 O 7 δ La 2 δ Sr δ CuO 4 20 ciekly H Nb 2 Nb 3 Sn 3 Ge Hg Pb Nb NbN V Si Nb Al Ge rok

81 Nadprzewodniki wysokotemperaturowe nowa epoka odkryć Odkrycie to zapocza tkowało burzliwy okres historii rozwoju nadprzewodnictwa. 180 * HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ T c (K) ciekly N 2 Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 Bi 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 YBa 2 Cu 3 O 7 δ temp. pow. Ksie życa skroplony azot La 2 δ Sr δ CuO 4 20 ciekly H Nb 2 Nb 3 Sn 3 Ge Hg Pb Nb NbN V Si Nb Al Ge rok temp. pow. Plutonu skroplony wodór skroplony hel

82 Nadprzewodnictwo w nanoukładach

83 Nadprzewodnictwo w nanoukładach jak można uzyskać nano nadprzewodniki? / efekt bliskości /

84 Nadprzewodnictwo w nanoukładach jak można uzyskać nano nadprzewodniki? / efekt bliskości / jak można zaobserwować nano nadprzewodnictwo? / spektroskopia tunelowania /

85 Nadprzewodnictwo w nanoukładach jak można uzyskać nano nadprzewodniki? / efekt bliskości / jak można zaobserwować nano nadprzewodnictwo? / spektroskopia tunelowania / gdzie można zastosować nano nadprzewodniki? / aspekty praktyczne /

86 Efekt bliskości zaindukowane parowanie elektronów

87 Efekt bliskości zaindukowane parowanie elektronów Każdy materiał umieszczony w kontakcie z nadprzewodnikiem

88 Efekt bliskości zaindukowane parowanie elektronów Każdy materiał umieszczony w kontakcie z nadprzewodnikiem absorbuje pary elektronowe do odległości ξ n.

89 Efekt bliskości zaindukowane parowanie elektronów Każdy materiał umieszczony w kontakcie z nadprzewodnikiem absorbuje pary elektronowe do odległości ξ n. Rozmiary przestrzenne obiektów nanoskopowych sa L ξ n!

90 2. Nano nadprzewodnictwo: w czym sie przejawia?

91 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy

92 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 1. Kwantowy Efekt Rozmiarowy dyskretne widmo stan normalny nadprzewodnik

93 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 1. Kwantowy Efekt Rozmiarowy dyskretne widmo stan normalny nadprzewodnik Kryterium Andersona: nadprzewodnictwo, gdy > ε i+1 ε i

94 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 2. Blokada kulombowska (konfrontacja parowania z odpychaniem) Nieparzysta / parzysta liczba electronów ma kluczowe znaczenie!

95 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 2. Blokada kulombowska (konfrontacja parowania z odpychaniem) Nieparzysta / parzysta liczba electronów ma kluczowe znaczenie! Potencjał kulombowski U jest zazwyczaj dużo mniejszy od, dlatego jego wpływ może być w praktyce obserwowany jedynie poprzez: u 0 v ( kwantowe przejście fazowe )

96 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 2. Blokada kulombowska (konfrontacja parowania z odpychaniem) Nieparzysta / parzysta liczba electronów ma kluczowe znaczenie! Potencjał kulombowski U jest zazwyczaj dużo mniejszy od, dlatego jego wpływ może być w praktyce obserwowany jedynie poprzez: u 0 v ( kwantowe przejście fazowe ) Konsekwencje fizyczne: odwrócenie pra du Josephson a (w zła czach S-QD-S) aktywacja/zablokowanie efektu Kondo (w zła czach N-QD-S)

97 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 3. Efekt Kondo w obecności parowania ( to screen or not to screen ) R. Maurand, Ch. Schönenberger, Physics 6, 75 (2013).

98 Nadprzewodnictwo w nanoukładach charakterystyczne cechy 3. Efekt Kondo w obecności parowania ( to screen or not to screen ) R. Maurand, Ch. Schönenberger, Physics 6, 75 (2013). stany w pobliżu energii Fermiego sa zabronione konfrontacja zjawiska Kondo z parowaniem (nietrywialna relacja)

99 Domieszka (kropka) kwantowa w ośrodku nadprzewodza cym

100 Przypadek bez korelacji U d = 0 ε d = 0 ρ d (ω) / Γ S ω / Γ S 2 Rezonanse pod-przerwowe, tzw. stany Andreeva (Shiby). J. Barański and T. Domański, J. Phys.: Condens. Matter 25, (2013).

101 Stany podprzerwowe doświadczalne wyniki Magnetic field [Tesla] Przewodnictwo różniczkowe nanorurek sprze żonych z wanadem (S) i złotem (N) / zewne trzne pole magnetyczne B wpływa na wartość (B) / Eduardo J.H. Lee,..., S. De Franceschi, Nature Nanotechnology 9, 79 (2014).

102 Przyapdek wielopoziomowych domieszek a) b) STM tip d I/ d V subgap structure V a) Schemat STM oraz b) przewodnictwo różniczkowe wielopoziomowej domieszki kwantowej na powierzchni nadprzewodnika. R. Žitko, O. Bodensiek, and T. Pruschke, Phys. Rev. B 83, (2011).

103 Przypadek łańcuchów kwantowych wyniki dośw.

104 Przypadek łańcuchów kwantowych wyniki dośw. Łańcuch atomów na powierzchni (nadprzewodza cego) ołowiu Pomiary STM wskazały na obecność: stanów zwia zanych typu Majorany! S. Nadj-Perge,..., and A. Yazdani, Science 346, 602 (2014). / Princeton University, Princeton (NJ), USA /

105 Przypadek łańcuchów kwantowych wyniki dośw. Nanodrut InSb mie dzy metalem (złoto) i nadprzewodnikiem (Nb-Ti-N) di/dv zmierzone w 70 mk dla różnych pól B wykazało: wzmocnienie przewodnictwa zaindukowane stanem Majorany V. Mourik,..., and L.P. Kouwenhoven, Science 336, 1003 (2012). / Kavli Institute of Nanoscience, Delft Univ., Netherlands /

106 3. Nano nadprzewodnictwo: aspekty praktyczne

107 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev.

108 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev. N S V

109 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev. N S elektron

112 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev. N S dziura para Cooper a

113 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev. N S dziura para Cooper a

114 Odbicia Andreev a zasadnicza idea Rozpatrzmy proces tunelowania elektronów z elektrody normalnej N (np. metalu) do elektrody nadprzewodza cej S dla małych napie ć ev. N S dziura para Cooper a Konwersja elektronu w pare z wytworzeniem dziury jest tzw. odbiciem Andreev a.

115 Odbicia Andreev a w układach trój-terminalnych

116 Odbicia Andreev a w układach trój-terminalnych P. Cadden-Zimansky, Northwestern University (2008).

117 Odbicia Andreev a w układach trój-terminalnych elektron P. Cadden-Zimansky, Northwestern University (2008).

118 Odbicia Andreev a w układach trój-terminalnych elektron zwykłe tunelowanie P. Cadden-Zimansky, Northwestern University (2008).

119 Odbicia Andreev a w układach trój-terminalnych elektron zwykłe tunelowanie odbicie Andreev a P. Cadden-Zimansky, Northwestern University (2008).

120 Odbicia Andreev a w nanoukładach N QD S Rozpatrzmy kropke kwantowa (QD) na zła czu mie dzy metalem (N) i elektroda nadprzewodza ca (S)

121 Odbicia Andreev a w nanoukładach N QD S Rozpatrzmy kropke kwantowa (QD) na zła czu mie dzy metalem (N) i elektroda nadprzewodza ca (S) V = µ N - µ S N Γ N QD Γ S V G S metal QD nadprzewodnik

122 Odbicia Andreev a w nanoukładach N QD S Rozpatrzmy kropke kwantowa (QD) na zła czu mie dzy metalem (N) i elektroda nadprzewodza ca (S) V = µ N - µ S N Γ N QD Γ S V G S metal QD nadprzewodnik Układ ten jest szczególnym wariantem tranzystora jednoelektronowego (SET).

123 Spektroskopia Andreev a doświadczalna realizacja # 1 Tokyo (Japonia) T c 1K 152µeV QD : InAs rozmiar 100 nm bramka : GaAs domieszkowany krzemem R.S. Deacon et al, Phys. Rev. Lett. 104, (2010).

124 Spektroskopia Andreev a doświadczalna realizacja # 2 Paryż (Francja) QD : nanorurka we glowa S : aluminium U 2 mev 0, 15meV J.-D. Pillet, R. Žitko, and M.F. Goffman, Phys. Rev. B 88, (2013).

125 Spektroskopia Andreev a dos wiadczalna realizacja # 3 Grenoble/Madryt (Francja/Hiszpania) QD : półprzewodnikowy nanodrut InAs/InP S : wanad 0.55meV U 3 10 N : złoto E.J.H. Lee et al, Phys. Rev. Lett. 109, (2012).

126 Zła cza 3-elektrodowe krzyżowe odbicia Andreev a

127 Zła cza 3-elektrodowe krzyżowe odbicia Andreev a Kropka kwantowa (QD) w konfiguracji 3-elektrodowej L, R electrody normalne, S nadprzewodnik, QD kropka kwantowa G. Michałek, T. Domański, B.R. Bułka & K.I. Wysokiński, Scientific Reports 5, (2015).

128 Zła cza 3-elektrodowe krzyżowe odbicia Andreev a Opór pra du tunelowego 2R RS,LS /D R [e 2 /h] max: 2e 2 /h e 0 =0 G R =G L G S =G L +G R G S =(G L +G R ) 3 min: -1/4e 2 /h k B T/G L R RS,LS V RS /I LS G S /G L Ujemny opór w przypadku dużego sprze żenia Γ S!

129 Zła cza 3-elektrodowe krzyżowe odbicia Andreev a Napie cie wygenerowane na elektrodzie R. ev R / L k B T/G L G S /G L =2 G S /G L =4 G S /G L =6 e 0 =0 G R =G L ev L / L Odwrotny znak napie cia (tzn. ujemny opór) dla silnych sprze żeń Γ S.

130 Odbicia Andreev a dalsze perspektywy

131 Odbicia Andreev a dalsze perspektywy Odbicia Andreev a umożliwiaja separacje pra du ładunkowego od cieplnego F. Mazza, S. Valentini, R. Bosisio, G. Benenti, V. Giovannetti, R. Fazio & F. Tadddei, Phys. Rev. B 91, (2015).

132 Odbicia Andreev a dalsze perspektywy Nanoskopowy termometr, działaja cy w zakresie do 7 mk. A.V. Feshchenko, L. Casparis,..., J.P. Pekola & D.M. Zumbühl, Phys. Rev. Appl. 4, (2015). T. Faivre, D.S. Golubev and J.P. Pekola, Appl. Phys. Lett. 106, (2015). Zalety urza dzenia: nie powoduje samo-ogrzewania działa w kriogenicznych temperaturach może termicznie monitorować kwantowe bit-y

133 Podsumowanie

134 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki:

135 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości

136 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y)

137 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y) W obszarze miliwoltowych napie ć obserwujemy:

138 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y) W obszarze miliwoltowych napie ć obserwujemy: egzotyczne charakterystyki transportowe (np. ujemny opór)

139 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y) W obszarze miliwoltowych napie ć obserwujemy: egzotyczne charakterystyki transportowe (np. ujemny opór) separacje pra du ładunkowego od cieplnego

140 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y) W obszarze miliwoltowych napie ć obserwujemy: egzotyczne charakterystyki transportowe (np. ujemny opór) pra du ładunkowego od cieplnego separacje realizacje enigmatycznych kwazicza stek typu Majorany

141 Podsumowanie Nano-nadprzewodniki: można uzsykać poprzez efekt bliskości charakteryzuja sie kwazicza stkami Andreev a (Shib y) W obszarze miliwoltowych napie ć obserwujemy: egzotyczne charakterystyki transportowe (np. ujemny opór) pra du ładunkowego od cieplnego separacje realizacje enigmatycznych kwazicza stek typu Majorany

142 Stany spla tane elektronów rozbijanie par

143 Stany spla tane elektronów rozbijanie par Elektrony uwolniene z par Coopera zachowuja spla tanie kwantowe. L. Hofstetter, S. Csonka, J. Nygård, C. Schönenberger, Nature 461, 960 (2009).

144 Stany spla tane elektronów rozbijanie par Możliwe kanały de parowania. L.G. Herrmann et al, Phys. Rev. Lett. 104, (2010).