Simulation of Superconducting Vortices in COMSOL Multiphysics - Estimation of Vortex Coupling Forces

Thumbnail Image

Files

Halenius_Eero_2024.pdf (1.78 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-12-17

Department

Major/Subject

Teknillinen fysiikka

Mcode

SCI3028

Degree programme

Teknistieteellinen kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

23

Series

Abstract

The dynamics of superconducting vortices is a complex phenomenon described by nonlinear partial differential equations. Modern methods have enabled simulating vortex dynamics in interesting geometries. This thesis includes descriptions for basic methodology for analyzing different phenomena of superconducting vortices such as flux quantization and pinning. The goal of this project is simulation of vortex dynamics in 3D to estimate the coupling strength of vortices in different superconducting parts. These coupling forces might affect the behaviour of superconducting MEMS resonators. Estimates given in this thesis suggest that the vortex coupling force between two plates would be significant enough to be measurable. For realistic results combining the methods in this thesis with measured material parameters is needed.

Suprajohtavien pyörteiden dynamiikka on monimutkainen ilmiö, jota kuvataan epälineaarisella osittaisdifferentiaaliyhtälöparilla. Modernit laskennalliset menetelmät ovat mahdollistaneet pyörteiden simuloinnin monimutkaisemmissa ja kiinnostavammissa geometrioissa. Tässä työssä esitellään metodeja suprajohtaviin pyörteiden ilmiöiden käsittelyyn simulaation kautta. Käsitellyihin ilmiöihin kuuluu magneettivuon kvantittuminen sekä pyörteiden kiinnittyminen ja kytkeytyminen. Projektin tavoite oli suprajohtavien pyörteiden kytkentävoimien simulointi suprajohtavien osien välillä. Nämä kytkentävoimat voivat vaikuttaa suprajohtavien mikroresonaattorien toimintaan. Tämän työn suuntaa antavat tulokset viittaavat siihen, että suprajohtavien pyörteiden kytkentävoimat ovat mitattavissa. Jatkokehityksenä tälle työlle tarvitaan vielä kehitetyn simulaatiomallin soveltamista oikeisiin materiaaliparametreihin.

Description

Supervisor

Martikainen, Jani-Petri

Thesis advisor

Mercier de Lepinay, Laure

Keywords

TDGL simulation, superconducting vortex dynamics, vortex coupling

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202501282061

Collections

[kand] Perustieteiden korkeakoulu / SCI