Angewandte Supraleitung 1 (Josephson-Effekte und Supraleitungselektronik)
Applied Superconductivity 1 (Josephson Effects and Superconduction Electronics)

Modul PH2030

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2030 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist bis WS 2012/3.

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2030 ist Rudolf Gross.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Obwohl Supraleitung immer noch etwas exotisch anmutet, hat diese doch mittlerweile eine Vielzahl sehr interessanter und relevanter Anwendungen. In dieser Spezialvorlesung werden die wichtigsten aktuellen und zukünftigen Einsatzmöglichkeiten diskutiert, und zwar ausgehend vom sogenannten makroskopischen Quantenmodell der Supraleitung. Insbesondere wird auf folgende Themen eingegangen:

  • makroskopisches Quantenmodell der Supraleitung
  • Josephson-Effekte
  • Josephson-Kontakte & Supraleitende Quanteninterferenzdetektoren (SQUIDs)
  • Josephson-Spannungsstandard
  • supraleitende Digitalelektronik
  • supraleitende Teilchendetektoren & Mikrowellenanwendungen
  • festkörperbasierte Quanteninformationsverarbeitung

Lernergebnisse

Durch die Teilnahme an diesem Modul erwerben die Studenten und Sudentinnen fundierte Kenntnisse zum Themengebiet Anwendungen der Supraleitung. Diese erlauben es ihnen, Fragestellungen insbesondere zu folgenden Teilaspekten zu verstehen, analysieren und zu bewerten:
1) makroskopisches Quantenmodell der Supraleitung, 2) Josephson-Effekte, 3) Josephson-Kontakte & Supraleitende Quanteninterferenzdetektoren (SQUIDs), 4) Josephson-Spannungsstandard, 5) supraleitende Digitalelektronik, 6) supraleitende Teilchendetektoren & Mikrowellenanwendungen, 7) festkörperbasierte Quanteninformationsverarbeitung.

Voraussetzungen

Grundlegende Kenntnisse zur Physik der Kondensierten Materie und zur Quantenmechanik.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Angewandte Supraleitung 1: Josephson-Effekte und Supraleitungselektronik Deppe, F. einzelne oder verschobene Termine
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit, Diskussion.

Medienformen

Vorlesungsskript, Übungsblätter, ergänzende Literatur.

Literatur

  • Vorlesungsskript und Vorlesungsfolien
  • R. Gross, A. Marx: Festkörperphysik
  • Tinkham: Introduction to Superconductivity
  • K. K. Likharev: Dynamics of Josephson Junctions and Circuits Gordon and Breach Science Publishers, New York (1986)
  • T. P. Orlando, K. A. Delin: Foundations of Applied Superconductivity, Addison-Wesley, New York (1991)
  • Fossheim, Sudbo: Superconductivity - Physics and Applications
  • Buckel, Kleiner: Supraleitung
  • de Gennes: Superconductivity of Metals and Alloys

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2145: Angewandte Supraleitung 2 (Supraleitende Quantenschaltkreise) / Applied Superconductivity 2 (Superconducting Quantum Circuits) nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.