Kontrolle supraleitender Wirbeldynamik in Nb rolled-up-Nanostrukturen : Laufzeit des Vorhabens: 01.04.2013-31.03.2016

Abstract

Der Bericht enthält eine vollständige Beschreibung des wissenschaftlichen Forschungsprojekts, das durch die bilaterale BMBF-Russland-Forschungsförderung 01 DJ13009 finanziert wurde. Die Projektdauer wird in drei Perioden unterteilt, die jeweils dem Jahr der Umsetzung entsprechen. Die grundlegende Aufgabe des Projekts war es zu untersuchen, wie die Nanostrukturierung von Materialen die supraleitenden Eigenschaften ändert. Auf Basis der zeitabhängigen Ginzburg-Landau Theorie wurde das mathematische Modell der supraleitenden Phänomene in krummlinigen Nanostrukturen erstellt. Die Validierung des Modells wurde durch Vergleich mit verfügbaren experimentellen Daten für planare Strukturen durchgeführt. Weiterhin wurde das erarbeitete Modell zur Untersuchung der Wirbeldynamik in krummlinigen Nanostrukturen in einem Magnetfeld angewendet. Der Einfluss von Pinning-Zentren und die Dissipation der Energie in Abhängigkeit von den Randbedingungen wurden analysiert. Die im Rahmen des Projekts erhaltenen wissenschaftlichen Ergebnisse zeigen deutlich die Vorteile der gekrümmten supraleitenden Nanostrukturen in modernen Anwendungen der Supraleitung. Während des Projekts wurde eine innovative Software entwickelt, welche als Instrument für das virtuelle Design von Experimenten in supraleitenden gekrümmten Nano- und Mikrostrukturen genutzt werden kann. The report presents a complete description of the scientific research projekt financed under the bilateral BMBF-Russia research grant 01 DJ13009. The whole period is divided into three stages, each corresponding to the year of implementation. The basic task of the project was to study how nanostructuring of materials changes the superconducting properties. Based on the time-dependent Ginzburg-Landau approach the mathematical model of superconducting phenomena in curvilinear nanostructures was created. The validation of the model was performed by comparison with the available experimental data for planar structures. Further elaborated model was applied to study the vortices dynamics in the curvilinear nanostructures placed into a magnetic field. The influence of pinning centers and the dissipation of energy as a function of boundary conditions were analyzed. Scientific results obtained in the framework of the project clearly demonstrate the benefits of using the curvilinear superconducting nanostructures in modern applications of superconductivity. Our work provided an innovative tool for virtual design of experiment in superconducting curvilinear nano- and microstructures.