• No results found

Electromechanical Phenomena in Superconducting and Normal Nanostructures

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Electromechanical Phenomena in Superconducting and Normal Nanostructures"

Copied!
2
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Electromechanical Phenomena in

Superconducting and Normal

Nanostructures

Milton Eduardo Peña Aza

Akademisk avhandling för avläggande av filosofie doktorsexamen vid Göteborgs universitet. Avhandlingen försvaras vid offentlig disputation torsdagen den 30:e maj 2013, klockan 13.00 i GD-salen, Chalmers tekniska högskola, (campus Johan-neberg) Origovägen 1, Göteborg. Uppsatsen presenteras på engelska.

Opponent: Docent Peter Samuelsson

Fysiska institutionen Lunds universitet

Huvudhandledare: Bitr. professor Leonid Gorelik Institutionen för teknisk fysik Chalmers tekniska högskola Examinator: Professor Mats Jonson

Institutionen för fysik Göteborgs universitet Avhandlingen finns tillgänglig vid

Institutionen för fysik Göteborgs universitet 412 96 Göteborg

(2)

Electromechanical Phenomena in Superconducting and Normal Nanostructures MILTON EDUARDO PEÑA AZA

Condensed Matter Theory Department of Physics University of Gothenburg

ABSTRACT

This thesis summarizes a series of theoretical studies on the electromechanical prop-erties of nanostructures made of superconducting and/or metallic elements. The first part of the work is devoted to the analysis of the interactions between the electronic and mechanical degrees of freedom in suspended nanowires. In particular, a metallic carbon nanotube fixed between two superconducting leads and acting as a supercon-ducting weak link is considered. This system is denoted as a nanoelectromechanical

Josephson junction. If biased by a dc voltage, such a nanodevice possesses the ability to

self-cool through the transfer of energy from the flexural vibrations of the suspended nanowire to voltage-driven Andreev states and then to quasiparticle electronic states in the superconducting leads. The electromechanical coupling required to accomplish the energy transfer process can be attained by applying an external magnetic field. It gives rise to a Lorentz force that couples displacements of the carbon nanotube to the electrical current that is carried by Andreev states.

Further investigations of the nanoelectromechanical Josephson junction extend the analysis of the first study to a case in which the system is subjected to a nonuni-form magnetic field. In this case, inhomogeneity of the field causes the conducting nanoresonator to execute a whirling movement. The analysis of the time evolution of the amplitude and relative phase of the nanowire motion shows that the coupled amplitude-phase dynamics presents different regimes depending on the degree of inhomogeneity of the magnetic field: time independent, periodic, and chaotic.

The second part of the thesis describes the dynamics of a spatially symmetric shuttle-system subjected to an ac gate voltage. In this system, parametric excitation gives rise to mechanical vibrations at the resonant frequency, i.e., when the frequency of the ac signal is close to the eigenfrequency of the mechanical subsystem. The para-metrically excited mechanical oscillations result in a dc shuttle current in a certain direction due to spontaneous symmetry breaking, where the direction of the current is determined by the phase shift between the ac voltage and the induced mechanical oscillations.

Keywords: Nanoelectromechanical systems, nanoelectromechanical Josephson

References

Related documents

I två av projektets delstudier har Tillväxtanalys studerat närmare hur väl det svenska regel- verket står sig i en internationell jämförelse, dels när det gäller att

För att uppskatta den totala effekten av reformerna måste dock hänsyn tas till såväl samt- liga priseffekter som sammansättningseffekter, till följd av ökad försäljningsandel

The increasing availability of data and attention to services has increased the understanding of the contribution of services to innovation and productivity in

Närmare 90 procent av de statliga medlen (intäkter och utgifter) för näringslivets klimatomställning går till generella styrmedel, det vill säga styrmedel som påverkar

Den förbättrade tillgängligheten berör framför allt boende i områden med en mycket hög eller hög tillgänglighet till tätorter, men även antalet personer med längre än

På många små orter i gles- och landsbygder, där varken några nya apotek eller försälj- ningsställen för receptfria läkemedel har tillkommit, är nätet av

Det har inte varit möjligt att skapa en tydlig överblick över hur FoI-verksamheten på Energimyndigheten bidrar till målet, det vill säga hur målen påverkar resursprioriteringar

Detta projekt utvecklar policymixen för strategin Smart industri (Näringsdepartementet, 2016a). En av anledningarna till en stark avgränsning är att analysen bygger på djupa