Examinando por Materia "Superconductores"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Cálculo de espectros de reflectancia de un cristal fotónico 1D de geometría cilíndrica con componentes superconductor-dieléctrico
    (Universidad del Valle, 2019) Herrera Vargas, Carlos Alberto; Calero Quintero, Jesús Maria
    En este trabajo de grado se llevó a cabo el estudio teórico del comportamiento óptico de cristales fotónicos 1D de simetría anular obteniendo resultados numéricos a través del método de la matriz de transferencia en coordenadas cilíndricas para ondas que divergen del eje de simetría con polarización TM. Este método nos proporcionó valores de reflectancia en función de longitudes de onda o frecuencias de la luz, cuyas gráficas son conocidas como espectros de reflectancia. Para construir la matriz de transferencia se parte de la ecuación de onda en coordenadas cilíndricas, de allí se desprenden tres ecuaciones diferenciales, cada una respecto a una de las coordenadas (p,q,z). La ecuación diferencial relevante para este caso es la que depende de la coordenada p ya que es en esta dirección que la luz experimentará un índice de refracción periódico. Esta ecuación toma la forma de una ecuación diferencial de Bessel de orden m, donde m es el número de estado azimutal y admite solo valores enteros. La solución propuesta para esta ecuación y que es la análoga a las funciones de onda plana, son llamadas funciones de Hankel de primer y segundo tipo. Una vez escrito los campos eléctricos y magnéticos en términos de las funciones de Hankel se establecerán las condiciones de continuidad en la frontera para finalmente obtener la matriz de transferencia de un cristal fotónico en coordenadas cilíndricas.
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    PublicaciónRestringido
    Estado del arte de los superconductores eléctricos y sus aplicaciones en la ingeniería eléctrica [recurso electrónico]
    (2012-11-09) Posso Palacios, Diana Marcela
    La superconductividad es uno de los descubrimientos mas fascinantes de la ciencia del siglo XX. Forman parte importante en la era moderna y pertenece a los descubrimientos de la fisica capaces de cambiar la manera de vivir de la humanidad. Permiten ampliar la capacidad de los nuevos instrumentos tecnologicos que muchas veces eran insuficientes para la realizacion de algunas tareas en la industria. Su gama de aplicaciones es amplisima, pero abarca esencialmente tres tipos: la generacion de campos magneticos intensos, la fabricacion de cables de conduccion de energia electrica y la electronica. Dentro del primer tipo se tiene usos tan espectaculares como la fabricacion de sistemas de transporte masivo levitados, esto es, trenes que flotan sobre sus rieles sin tener friccion con ellos, haciendo factible alcanzar las velocidades que desarrollan los aeroplanos. En el segundo esta la posibilidad de transmitir energia electrica desde los centros de produccion, como presas o reactores nucleares, hasta los centros de consumo, con perdidas casi nulas en el trayecto. Para el tercer tipo podemos mencionar la posibilidad de fabricar supercomputadoras extremadamente veloces. La introduccion de la tecnologia de imanes superconductores, ha permitido que los fisicos alcancen energias mas altas en los aceleradores circulares. Se pueden obtener campos magneticos mas intensos, debido a que, en una bobina superconductora, no hay resistencia. En los electroimanes convencionales la resistencia causa calentamiento de la bobina, y se pierde tanta energia en forma de calor, que el gasto de potencia de los imanes es muy alto. Las bobinas superconductoras han permitido obtener campos magneticos mas elevados operados en forma confiable y a menor costo de potencia. Este documento contiene en su primer capitulo una explicacion de los fundamentos teoricos y los inicios de las investigaciones que detallan y explican el estado de superconductividad. Los superconductores se han venido utilizando en diferentes aplicaciones de potencia, estas estan descritas en el capitulo 2. Estas aplicaciones lo que quieren es aumentar la eficiencia de los sistemas de transmision, objetivo por lo que van encaminadas las investigaciones de la ingenieria electrica en este tema. Finalmente en el capitulo 3 se mostrara una comparacion de una de las aplicaciones construidas en un material convencional, en especial el cobre, y un material superconductor.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Propiedades ópticas de cristales fotónicos anulares, ternarios con componentes superconductores y dieléctricos
    (Universidad del Valle, 2023) Escobar Agudelo, Jorge Mario; Calero Quintero, Jesus Maria; Diaz Valencia, Brayan Fernando
    En el presente trabajo de grado se pretende estudiar las propiedades ópticas de cristales fotónicos ternarios con geometría anular, conformados por cortezas cilíndricas coaxiales de materiales superconductores y dieléctricos alternadas. Para caracterizar la dependencia de estas propiedades con respecto a parámetros externos, tales como la temperatura y geometría del cristal, se obtendrá la ecuación maestra para los campos eléctrico y magnético a partir de las ecuaciones de Maxwell, llegando de esta forma a un problema de valores propios, cuyas soluciones serán calculadas numéricamente usando el método de la matriz de transferencia. Los superconductores serán introducidos en el sistema a partir del modelo de los dos fluidos. De esta forma, es posible estudiar propiedades tales como transmitancia o reflectancia en función de la frecuencia de la radiación incidente, y construir la estructura de bandas fotónicas del cristal. La respuesta óptica observada permite diferenciar los efectos para polarización TE y TM, en donde en este último caso se presentan nuevas brechas fotónicas, una asociada a cada superconductor. Estas responden a cambios de temperatura variando su posición en el espectro electromagnético, además su ancho puede ser modificado variando parámetros como el numero azimutal, el radio interno del cristal, el índice de refracción del dieléctrico y el grosor de las capas superconductoras y dieléctricas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Respuesta óptica en cristales fotónicos 1D con componentes semiconductores, superconductores y grafeno
    (Universidad del Valle, 2023) Giraldo Millán, Juan Manuel; Calero Quintero, Jesus Maria; Porras Montenegro, Nelsón
    Específicamente se analiza la influencia sobre los espectros de transmitancia, de variables termodinámicas como la presión y temperatura, además de la geometría de las estructuras. En el desarrollo del trabajo se consideraron dos tipos de cristales fotónicos, uno compuesto por la sucesión de placas superconductoras y semiconductoras alternadas, mientras que el otro consiste en la superposición de placas superconductoras y un bloque de capas de semiconductor con una lámina de grafeno inmersa entre ellas, cuya caracterización se realizó a partir de modelar teóricamente como un medio efectivo esta estructura. El método de la matriz de transferencia se utiliza para calcular la transmitancia de las diferentes estructuras, considerando la propagación de ondas electromagnéticas con polarización TE. La permitividad eléctrica del superconductor se obtuvo a partir del modelo de los dos fluidos. De otro lado, se emplearon fórmulas empíricas tomadas de reportes experimentales, para caracterizar la variación de la temperatura crítica del superconductor con la presión aplicada y la dependencia con la temperatura de la longitud de penetración, al igual que para la dependencia de la permitividad del semiconductor con la temperatura y presión, y la variación de la conductividad del grafeno como función de la temperatura. Al comparar los espectros de transmitancia de los dos tipos de cristales fotónicos considerados, se logró identificar el efecto de la inclusión de las láminas de grafeno sobre las propiedades ópticas de esos cristales fotónicos. Los principales cambios notados tienen que ver con el desplazamiento, aumento y disminución en el tamaño de las brechas fotónicas de los espectros de transmitancia obtenidos sobre la estructura compuesta por el superconductor y el bloque semiconductor-grafeno- semiconductor, con respecto a los espectros obtenidos sobre el cristal constituido por el superconductor y el semiconductor. En particular, se analizaron los efectos producidos por la temperatura, la presión y la geometría sobre ambos tipos de estructuras, los cuales se reflejan en el corrimiento y alteración de las brechas a medida que cualquiera de estos parámetros varíe.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Tunelamiento Josephson en junturas FS/A/N/A/FS (Ferromagneto Superconductor/Aislante/Metal Normal/Aislante/Ferromagneto perconductor)
    (Universidad de Valle, 2009) Moncada Villa, Edwin; Granada Echeverry, Juan Carlos
    Se estudia, en el marco de la teoría de Bogoliubov-De Gennes, el tunelamiento Josephson de las junturas planas FS/A/N/A/FS y FS/N/FS, constituidas por dos superconductores ferromagnéticos (FS) con simetrías de apareamiento de spin iguales. Tal simetría es posible debido a la coexistencia de las fases ferromagnéticas y superconductoras en ciertos materiales. La corriente Josepshon a través de estas junturas es calculada mediante una formula tipo Furusaki-Tsukada, la cual relaciona el tunelamiento de pares de Cooper en ambas direcciones de la juntura con los diversos procesos de reflexión de Andreev en las interfases FS/A/N y N/A/FS. En particular, se encontraron las amplitudes de probabilidad a ambos lados de la juntura asociadas al movimiento de pares de Cooper. Con estas amplitudes y mediante una adaptación especial de la fórmula de Furusaki-Tsukada, se halló una expresión analítica para la corriente de tunelamiento, generalizando con ello resultados obtenidos anteriormente por otros autores. Se considera el efecto del desbalance entre el número de portadores a través de la juntura, introducido por la capa de metal en estado normal, sobre la corriente Josephson. Así mismo, se investiga qué tan susceptible es la corriente Josephson a las diferentes estructuras funcionales del parámetro de orden superconductor, correspondientes a junturas Josephson FS/A/FS de onda s y onda d.