Introduction to High Temperature Superconductor Physics - NFPL101

• Title: Úvod do fyziky vysokoteplotních supravodičů
• Guaranteed by: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2023
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: RNDr. Jan Koláček, CSc.; Mgr. Michal Šindler, Ph.D.
• Teacher(s): RNDr. Jan Koláček, CSc.; Mgr. Michal Šindler, Ph.D.
• Classification: Physics > Solid State Physics

Annotation

English

Physical properties of high temperature superconductors, relevant theoretical models, superconducting materials, vortices, vortex properties, vortex dynamics.

Last update: T_KFNT (22.05.2001)

Czech

Fyzikální vlastnosti vysokoteplotních supravodičů, teoretické modely (BCC, non BCC), supravodivé materiály, magnetické víry, současné aplikace supravodivosti, vhodné pro 1. a 2.r. Mgr. studia.

Last update: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (14.05.2019)

Course completion requirements

Zkouška probíhá ústní formou. Požadavky ke zkoušce odpovídejí sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Last update: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (12.06.2019)

Literature

[1] C. P. Poole Jr., H. A. Farach, R. J. Creswick: Superconductivity (Academic Press)

[2] A.J. Leggett: https://courses.physics.illinois.edu/phys598sc2/fa2015/ (poznámky/skripta k přednásce)

[3] J. F. Annett: Superconductivity, Superfluids, and Condensates (Oxford Master Series in Condensed Matter Physics)

[4] L. Skrbek a kolektiv: Fyzika nízkých teplot II. část (Matfyzpress)

Last update: Šindler Michal, Mgr., Ph.D. (25.06.2025)

Syllabus

English

I. Introduction
History of superconductivity. Record critical temperature. Physical units (cgs to SI conversion). London equations and Kramers-Kronig relations.

II. BCS theory
Bardeen, Cooper, Schriefer (BCS) theory. Basic parameters.Symmetry of the order parameter. Cooper pairs (singlet, triplet). BCS theory for d-wave superconductors. Description of p-wave systems (liquid He3)

III. Vortices
Basic concepts. Anisotropy of vortex. Vortices in classical and high-temperature superconductors. Vortex lattice. Phase diagram. Equation of vortex motion (pinning, viscosity, vortex mass)

IV. Materials.
Hydrides, MgB2, UTe2, heavy fermion superconductors and other unconventional superconductors.

Cuprates - structure, doping, phase diagram, normal state properties, superconducting dome, pseudogap, strange metal. Nickelates - cuprate analog.

Pnictides - structure, phase diagram, properties.

V. Application - current stage and the outlook.
Large-scale applications. Electric current transport. Transport (Maglev train). Quantum computing

Last update: Šindler Michal, Mgr., Ph.D. (25.06.2025)

Czech

I. Úvod.
Historie supravodivosti. Rekordní kritická teplota. Fyzikální jednotky (SI,cgs). Londonovy rovnice. Kramers-Kronig relace

II. Teoretické modely - BCS.
Teorie Bardeena, Coopera, Schriefra (BCS). Základní parametry. Symetrie parametru uspořádání. Cooperovy páry (singlet, triplet). BCS teorie pro d-párování. Popis systémů s p-párování ( supratekutost He3).

III. Kvantované víry
Kvantované víry v klasických a vysokoteplotních supravodičích. Anizotropie vírů. Mřížka kvantovaných vírů. Fázový diagram mřížky vírů. Pohybová rovnice vírů (kotvení vírů, viskozita, hmota víru)

IV. Materiály.
Hydridy, MgB2, UTe2 a další nekonvenční supravodiče.

Kupráty - struktura, fázový diagram, normální stav, supravodivý stav. Nikeláty - analog kuprátů

Pniktidy - struktura, fázový diagram, základní vlastnosti.

V. Aplikace - současný stav a výhledy.
Průmyslové aplikace. Přenos elektrického proudu. Kvantové počítání. Doprava (Maglev).

Last update: Šindler Michal, Mgr., Ph.D. (25.06.2025)