Supraconductivité 101 – Base et applications

Présentation au sujet: "Supraconductivité 101 – Base et applications"— Transcription de la présentation:

1 Supraconductivité 101 – Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Supraconductivité 101 – Base et applications Plan Introduction aux propriétés des supraconducteurs Les jonctions Josephson et SQUIDs Quelques applications Mes activités Visite © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

2 Hélium liquide (4.2K ou -269oC) Azote liquide (77K ou -196oC)
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs Résistivité nulle Hélium liquide (4.2K ou -269oC) Azote liquide (77K ou -196oC) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

3 V Ic I Supraconductivité 101 Base et applications Courant critique
Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs Courant critique I V Ic © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

4 Diamagnétisme parfait
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs Diamagnétisme parfait © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

5 À la température ambiante
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 S N Introduction aux propriétés des supraconducteurs Diamagnétisme parfait B À la température ambiante © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

6 S N B = 0 À 77K ou -196oC Supraconductivité 101 Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs Diamagnétisme parfait S N B = 0 À 77K ou -196oC © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

7 Le mécanisme en image Théorie BCS + + + + + + - - - - - - - - + + + +
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs Le mécanisme en image Théorie BCS + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

8 État quantique macroscopique Densité de courant (J = I /A)
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Introduction aux propriétés des supraconducteurs La phase et la densité de courant dans les supraconducteurs État quantique macroscopique Densité de courant (J = I /A) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

9 Supra D Supra D Supra D Supra D Supra D Supra D Supra G
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs Couplage entre deux supraconducteurs Supra D Supra D Supra D Supra D Supra D Supra D Supra G Courant de paires!!! © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

10 V Ic I Supraconductivité 101 Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs Couplage entre deux supraconducteurs I V Ic © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

11 B Supra D Supra G Supraconductivité 101 Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs La phase et le courant critique – effet d’un champ magnétique B Supra D Supra G © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

12 V V Ic I I Supraconductivité 101 Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs La phase et le courant critique – effet d’un champ magnétique I V Ic V I © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

13 La phase et le courant critique – effet d’un champ magnétique
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs La phase et le courant critique – effet d’un champ magnétique Les attentes La réalité © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

14 Détection de champs magnétiques faibles
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications F. Wellstood, Maryland Détection de champs magnétiques faibles 50 microns = 0.05mm © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

15 Détection de champs magnétiques faibles
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications F. Wellstood, Maryland Détection de champs magnétiques faibles 50 microns = 0.05mm © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

16 SQUIDs: détecteur de B par excellence!
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Les jonctions Josephson et SQUIDs SQUIDs: détecteur de B par excellence! F. Wellstood, Maryland K.Moler, Stanford DB ~ pT à nT (~10-8 à 10-5 Bterre !) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

17 Microscope SQUID à balayage
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Gracieuseté de : Microscope SQUID à balayage SQUIDs B  I © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

18 Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité Lignes à transmission – métaux ordinaires Forte perte de signal à haute fréquence © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

19 Lignes à transmission – R = 0 Très peu de perte de signal
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité Lignes à transmission – R = 0 Très peu de perte de signal © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

20 Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité Résonateurs I f I f © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

21 Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Les applications micro-ondes – télécommunications, détection, sécurité Filtres I f I f © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

22 Supraconductivité 101 Base et applications Filtres
Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Filtres © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

23 Recherche : 1) Plus hauts champs 2) Autre façon de détecter (SQUID)
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications Imagerie par Résonance Magnétique (MRI) Recherche : 1) Plus hauts champs 2) Autre façon de détecter (SQUID) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

24 ”Roulement à billes” magnétique sans contacts !!!
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Quelques applications ”Roulement à billes” magnétique sans contacts !!! Flywheels IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 13, NO. 2, JUNE © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

25 Croissance de matériaux
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Mes activités de recherche Caractérisation Composition, structure, Croissance de matériaux Couches minces Propriétés physiques Électriques, thermiques, optiques, magnétiques,… Fabrication (micro, nano) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

26 Dépôt de couches mince par ablation laser
La supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Dépôt de couches mince par ablation laser Dépôt stœchiométrique, hors équilibre © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

27 Les matériaux et structures étudiés
La supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Les matériaux et structures étudiés Les supraconducteurs (cuprates) Les manganites (ferromagnétiques) La1-xSrxMnO3 : TFM ~ 350K YBa2Cu3O7 : Tc ~ 92K Pr2-xCexCuO4 : Tc ~ 23K La2-xSrxCuO4 : Tc ~ 35K Les double pérovskites (multiferroïques) Les multicouches La2CoMnO6 : TFM ~ 200K Bi2CoMnO6 : TFM ~ 780K !!! © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

28 Caractérisation – exemples de la diffraction des rayons X
La supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Caractérisation – exemples de la diffraction des rayons X Microscope électronique à balayage Diffraction des rayons X x = 0.10 © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

29 Fabrication en salles blanches
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Fabrication en salles blanches © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

30 Nanofabrication de supraconducteurs
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Nanofabrication de supraconducteurs Largeur visée = 100 nm Image AFM Image MEB Jessica Gauthier Travail effectué en Suède (Chalmers) © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

31 Propriétés physiques à haut champ magnétique et très basse température
Supraconductivité 101 Base et applications Physique contemporaine PHQ 171 Mes activités Propriétés physiques à haut champ magnétique et très basse température 0T 9T © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008

32 Visite !!! Supraconductivité 101 Base et applications
Physique contemporaine PHQ 171 Visite Visite !!! © Patrick Fournier Département de physique, Université de Sherbrooke Octobre 2008