1967/68 - Iscritto al corso di laurea in Fisica della Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali dell'Università di Roma. Durante i quattro anni del corso di laurea ha vinto quattro volte la borsa di studio "Angelo della Riccia".

17/12/71- Laureato presso l'Università di Roma con voti 110/110 e lode, discutendo la tesi sperimentale: Misure di effetti superconduttivi su film di alluminio nel limite bidimensionale (relatore prof. G. Careri).

1972 - Vincitore di una borsa biennale presso la Facoltà di Scienze dell'Università di Salerno dall'1/1/72 al 30/10/75, escludendo il periodo di sospensione per l'adempimento degli obblighi militari di leva dal 17 aprile 1974 al 3 agosto 1975.

1975/76 - 1976/77 Professore incaricato dei corsi di:

a) Laboratorio di Fisica II,

b) Esperimentazioni di Fisica II,

1977/78 - Professore incaricato del corso di Laboratorio di Fisica II.

1978/79
a) Professore incaricato stabilizzato del corso di Laboratorio di Fisica II;

b) Professore incaricato di Esperimentazioni di Fisica II;

c) Docente del corso di "Superconduttività" presso la Scuola di Perfezionamento della Facoltà di Scienze dell'Universita' di Salerno.

1979/80- 1980/81-1981/82

a) Professore incaricato stabilizzato sul corso di Laboratorio di Fisica II;

b) Professore incaricato sul corso di Fisica Generale I ( Laurea in Fisica);

c) Docente del corso di "Superconduttività" presso la Scuola di Perfezionamento dell'Università di Salerno.

Durante questi anni ha collaborato nell'organizzazione dei laboratori didattici e scientifici dell'Istituto di Fisica.

Nel 1982 ha superato la prima tornata dei giudizi di idoneità a professore associato per il raggruppamento di discipline n.159 (Fisica Generale).

1982/83
a) Professore associato sul corso di Fisica Generale I;

b) professore supplente del corso di Preparazioni di Esperienze didattiche II;

c ) docente del corso di Superconduttività della Scuola di Perfezionamento dell'Università di Salerno;

1983/84
a) Professore associato sul corso di Fisica Generale I;

b) professore supplente del corso di Preparazioni di Esperienze didattiche II.

Dal 1984/85 al 1989/90 Professore associato sul corso di Fisica Generale I.

Dal 1-11-1990 e' professore ordinario di STRUTTURA DELLA MATERIA presso la Facolta' di Scienze dell'Universita' di Salerno.

Al prof. S. Pace sono stati affidati i seguenti corsi:

-A.A.90-91 Fisica Generale I (corso di laurea in Fisica);

-A.A.91-92 Fisica Generale I e Laboratorio di Fisica I (corso di laurea in Fisica);

-A.A.92-93 Laboratorio di Fisica I e Laboratorio di Fisica II (corso di laurea in Fisica);

                -A.A.96-97 Laboratorio di Fisica II ed Esperimentazioni di Fisica II (c.l. in Fisica);

                -A.A.97-98 e .98-99 Laboratorio di Fisica II (corso di laurea in Fisica);

E' stato relatore di numerose tesi di laurea e di dottorato ed e’ stato membro di commissioni per posti di ricercatore.

Ha inoltre svolto la seguente attivita’ didattica:

1) ha tenuto le lezioni di "Superconduttività" della scuola " Fisica dei Metalli" organizzata dal settore "Metalli e basse temperature" BRA-TORINO 1987;

2) ha tenuto lezioni del corso di dottorato Napoli-Salerno sul corso "Tecniche sperimentali dello stato solido";

3) ha tenuto lezioni su "Tunnel spectroscopy" come parte dell'"Experimental workshop on High Tc Superconductors" presso I.C.T.P. Trieste 1988;

4) e' stato Direttore della Scuola di Superconduttivita' dell'INFM e GNSM tenutasi a Bra(Cuneo) nel settembre del 1989, ha inoltre tenuto lezioni presso la scuola stessa ed e' stato Editor dei Proceedings;

5) e' stato coordinatore dell'VIII ciclo di Dottorato in Fisica presso l’Universita’ di Salerno ed ha tenuto cicli di lezioni per i vari cicli di dottorato;

6) e' stato Direttore ed ha tenuto lezioni presso la Scuola di Superconduttivita' GNSM-INFM tenutasi a Vietri nel settembre del 92 nell'ambito delle attivita' di formazione connesse al tema 22 del piano MIA del MURST.
 
 

Dal 1984 ha fatto parte del Consiglio Scientifico del G.N.S.M. e del CISM quale rappresentante dell'Unita' di Salerno.

Dal 1986 ha fatto parte del Consiglio Direttivo del Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Fisica della Materia quale delegato del Rettore dell'Universita di Salerno.

Dal 1987 al 1990 ha fatto parte della Giunta del Settore "Metalli e Basse Temperature" del GNSM-CISM.

Dal 1990-91 al 93-94 il prof. S. Pace e' stato membro del Consiglio Direttivo del INFM prima quale rappresentante del Rettore e successivamente quale Direttore dell'Unita' di Salerno; e' stato inoltre membro della Giunta del Consorzio INFM e Membro del Consiglio Scientifico del GNSM. Nello stesso periodo e' stato responsabile dei fondi 40%, 60% e CNR afferenti al gruppo sperimentale del Dipartimento di Fisica di Salerno.

Dopo la scoperta dei superconduttori ad alta temperatura, per conto del Consorzio INFM ha curato i rapporti con il Centro Ricerche Venezia della Nuova Samim ( ENI), coordinando la stesura del programma che ha portato alla stipula di un contratto di 930 ML.

Dal febbraio 92 e' stato responsabile dell'attivita' sui superconduttori ad alta Tc svolta dall'Unita’ di Salerno nell'ambito del tema 22 del Piano Materiali Innovativi Avanzati (MIA) del MURST, avendo curato insieme al prof. R. Vaglio gli aspetti scientifici ed organizzativi dei rapporti tra L'INFM e L'Ansaldo CRIS (primo contraente del tema 22. Tale attivita’ ha dato luogo ad un contratto quadriennale per la cifra di circa 2 GL. Per conto dell'INFM ha inoltre curato insieme ai prof. R. Vaglio e S. Siri i rapporti col consorzio CINS ( Alenia, Ansaldo, Europa Metalli, Temav-ENI, CSM-ILVA) per le attivita' in superconduttivita' relative ai temi 20, 21 e 23 del MIA.

Dal 1992-93 al 95-96 e’ stato coordinatore dell’VIII ciclo di dottorato.

Dal 1994 al 1997 e' stato Direttore dell'Unita' di Salerno e Membro del Consiglio Direttivo dell' Istituto Nazionale per la Fisica della Materia.

Dal 1995 al 1998 e' stato presidente del Consiglio di Corso di Laurea in Fisica.

Dal 1995 e' responsabile del progetto "Magneti Superconduttori avanzati" dell'INFM per un importo di 3.000.000.000 nell'ambito dei "Progetti Sud" finanziati tramite i fondi Strutturali dell' U.E.

Dal 1995 e' delegato del Rettore dell'Universita' di Salerno per i fondi Strutturali dell'U.E.

Dal novembre 1988 e’ Direttore del Dipartimento di Fisica dell’Universita’ di Salerno.
 
 

Dopo essersi laureato, ha continuato il lavoro di tesi collaborando nello studio sperimentale di effetti non lineari in film di alluminio vicino alla temperatura di transizione superconduttiva (1) .

Durante i primi anni in cui ha usufruito della borsa di studio presso l'Università di Salerno, poiché la Facoltà di Scienze era stata da poco costituita, ha partecipato alla installazione dei laboratori scientifici e degli annessi servizi, in collaborazione con il prof. R.D. Parmentier ed il dott. G. Costabile. Sono state così messe a punto le apparecchiature e la strumentazione per la fabbricazione e lo studio sperimentale di giunzioni tunnel superconduttive Nb/Pb, la cui geometria viene definita con tecniche fotolitiche.

Durante i primi anni della borsa di studio ha continuato a collaborare presso il laboratorio G10 dell'Istituto di Fisica di Roma sull’ottimizzazione di magnetometri superconduttori e suscettometri "S.Q.U.I.D" (2).

Ha inoltre iniziato una collaborazione con il dott. F. Zirilli dell'Istituto di Matematica di Roma per lo studio dell'ordine della transizione di fase nell'ambito della teoria di Ginzburg-Landau, utilizzando tecniche di analisi non lineare: e' stato provato in modo esatto che in tale modello la transizone di fase rimane del secondo ordine indipendentemente dalle disomogeneita' del sistema (3,7).

Negli anni 1976-77 nell'ambito della caratterizzazione delle giunzioni Josephson Nb/Pb, si è dedicato allo studio della influenza di "effetti di prossimità" nell'interfaccia Nb-NbO (4). In connessione con la problematica legata al comportamento di sandwiches normale-superconduttore, o, più in generale, di sistemi superconduttori disomogenei, alcune delle tecniche dell'analisi non lineare, già precedentemente utilizzate, sono state applicate allo studio della transizione di fase di sistemi disomogenei e del diagramma di fase di sandwiches in cui il metallo normale potesse mostrare un ordine magnetico (5,6).

Negli anni 1978-79 ha collaborato allo studio sperimentale degli effetti dovuti alla geometria ed ai campi magnetici indotti dalle stesse correnti di polarizzazione in giunzioni Josephson estese (8). Tali dispositivi sono stati utilizzati per la misura di proprieta superconduttive di film costituenti la giunzione stessa (11, 15).

Negli anni 1979-80 si è dedicato allo studio del comportamento dinamico di giunzioni "piccole" e dei modi risonanti in presenza di campi magnetici (9). Parallelamente ha iniziato lo studio delle singolarità di corrente che appaiono nella caratteristica tensione corrente di giunzioni Josephson estese in "assenza" di campi magnetici esterni e che corrispondono a modi risonanti di quanti di flusso nella giunzione. L'attività è stata concentrata sia sullo studio sperimentale di tali risonanze (10, 13, 14, 31), sia sull'elaborazione di soluzioni analitiche approssimate (12, 20, 24, 27, 33) dall'equazione Sine Gordon che descrive l'elettrodinamica delle giunzioni Josephson. In seguito tale studio è stato esteso a possibili applicazioni dei modi risonanti, al loro comportamento in presenza di campi alternati esterni con frequenze nel range delle microonde (16, 17, 32) ed ai fenomeni di accoppiamento tra giunzioni (23,41).

Successivamente lo studio delle risonanze in giunzioni Josephson estese è stato ampliato ai vari tipi di singolarità di corrente che appaiono anche in presenza di campi esterni . E’ stato mostrato che le singolarità sono in ogni caso descrivibili in termini di quanti di flusso in moto nella giunzione, ma le particolari condizioni al contorno, determinate dai campi magnetici esterni, determinano vari tipi di moto ( oscillazioni periodiche risonanti, moti unidirezionali periodici, moti unidirezionali non semplicemente periodici, moti casuali (caos)) e la rispettiva stabilita' (18,19, 21, 22, 26, 28, 35). E’ stato cosi praticamente completato il quadro complessivo della dinamica delle giunzioni Josephson estese.

Nel 1983 ha parallelamente iniziato una collaborazione con l'INFN-Laboratori Nazionali di Frascati, nell'ambito della quale sono state studiate possibili applicazioni di giunzioni tunnel quali rivelatori di particelle ionizzanti. A tale scopo è iniziato uno studio preliminare da una parte delle strutture e della stabilità delle barriere tunnel (25, 29, 30, 34) e dall'altra dell'elettronica da associare a tali rivelatori. E' stato inoltre eseguito lo studio del rapporto segnale- rumore in funzione sia della temperatura che dei parametri caratteristici delle giunzioni in connessione con le diverse ipotesi di preamplificazione.

Subito dopo la scoperta dei nuovi superconduttori ad alta Tc, ha tenuto diversi seminari; ha inoltre partecipato all'attivita'sperimentale volta sia a determinare il gap da misure di tunnel (36, 37) sia alla fabbricazione di films sottili. In modo parallelo, nella prosecuzione della collaborazione gia' avviata con l'INFN ed estendendola alla SELENIA S.p.A. ed all'Universita' di Roma II-Tor Vergata, e' stato messo a punto un nuovo metodo di preparazione di sinterizzati di tipo YBCO (40, 42). Tale metodo, basato sulla pirolisi dei citrati e su processi termici in cui l'atmosfera di ossigeno e' arricchita di ozono, permette la realizzazione di sinterizzati con buone proprieta' sia meccaniche che diamagnetiche ed ha dato luogo nel gennaio 1988 al deposito di un brevetto internazionale.

Le misure delle proprieta diamagnetiche (38, 43, 44, 45) hanno mostrato chiaramente l'efficacia dell'ozono nel migliorare l'accoppiamento tra i grani; misure di torsione magnetica (39) hanno inoltre evidenziato la presenza evidente di un orientamento preferenziale dei grani. La presenza di un elevato orientamento e' una delle poche vie praticabili per ottenere densita' di corrente di un qualche interesse applicativo.

Nell'ambito delle attivita' coordinate dal Consorzio INFM sui nuovi superconduttori, ha quindi curato i rapporti con il Centro Ricerche Venezia della Nuova Samim ( ENI), coordinando la stesura del programma che, approvato dall' ENI, ha portato alla stipula di un contratto di 930 ML .

Negli anni successivi ha proseguito l'attivita' precedentemente avviata sui superconduttori ad alta temperatura, che e' stata articolata nelle seguenti linee:

1) studio delle proprieta' magnetiche di sistemi superconduttori granulari,
2) sviluppo e miglioramento delle tecniche di fabbricazione di materiale massivo di tipo YBCO,
3) proprieta’ magnetiche di superconduttori ad alta temperatura.

Per cio' che riguarda il punto 1, l'analisi dei sistemi superconduttori granulari ha ricevuto un impulso fortissimo con la scoperta dei superconduttori ceramici, poiche' una struttura granulare appare non solo nei campioni sinterizzati, ma anche nei "cristalli singoli" e nei films policristallini. Rimane cosi' naturale descrivere tali sistemi mediante modelli costituiti da grani superconduttori con un accoppiamento superconduttivo di tipo Josephson piu' o meno forte. Poiche' l'Hamiltoniana di tali sistemi appare simile a quella di un sistema di spin, la presenza sia di un forte grado di disordine, sia del fenomeno della frustrazione ha fatto si che si e' sviluppata una ampia letteratura che utilizza approcci di tipo "vetroso" o applicazioni del modello XY.

L’esperienza pregressa sulle giunzioni Josephson ha permesso di affrontare il modello "array di giunzioni" in modo originale. E’ stato infatti mostrato che l'elemento di sostanziale differenza tra i sistemi di spin e gli arrays di giunzioni e' la presenza in questi ultimi delle correnti, che generano un potenziale "washboard"(46,49). In tale modo viene completamente rimossa la degenerazione esistente nel potenziale Josephson di tipo sinusoidale e le altezze delle barriere di potenziale tra i vari stati metastabili sono ridotte dalla corrente. Tale problema e' stato affrontato in modo analitico in termini di uno "stato critico" completamente analogo a quello che si ha nei superconduttori di secondo tipo in presenza di impurezze, mostrando che a temperatura finita diviene rilevante il fenomeno di attivazione termica (creep) (47). In un secondo momento il problema e' stato affrontato mediante simulazioni numeriche, analizzando in primo luogo il comportamento reversibile della magnetizzazione a bassi campi (50). La penetrazione dei quanti di flusso in regime irreversibile e' stata studiata partendo da sistemi semplici (48) ed analizzando, inizialmente a T=0, sistemi bidimensionali sempre piu' complessi prima omogenei e successivamente disomogenei (51, 53, 54, 56, 57, 59). L'analisi e' stata anche estesa a temperatura finita (62). Inoltre e' stato avviato lo studio di sistemi tridimensionali (67), mostrando che negli aspetti qualitativi non c'e' alcuna sostanziale dipendenza dalla dimensionalita' nel processo di penetrazione del campo, che rimane indotto dall'azzeramento delle altezze delle barriere causato dalla corrente che circola nelle giunzioni. L’insieme delle simulazioni numeriche degli arrays di giunzioni ha confermato la descrizione in termini di stato critico nel quale l’energia Josephson determina una energia di pinning equivalente (52, 64, 65,71).

Inoltre il modello array di giunzioni e' stato anche utilizzato come possibile spiegazione del cosiddetto "paramagnetic Meissner effect" osservato da alcuni autori alla fine del 1993 (63, 66). Una spiegazione di tale effetto in termini "classici" sarebbe di grande rilevanza poiche’, come e' ben noto, la presenza dell'effetto Meissner e' uno dei fenomeni cardine sui quali si basa la descrizione microscopica dello stato superconduttore nei superconduttori metallici. In mancanza di spiegazioni "classiche" quale quella da noi proposta, la presenza di un effetto paramagnetico negli ossidi superconduttori sarebbe la prima reale differenza qualitativa nello stato superconduttore tra i superconduttori metallici e quelli ceramici.

L’esperienza pregressa sulle giunzioni Josephson e’ stata utile nel dare un contributo alla descrizione dei fenomeni di accoppiamento Josephson intrinseco determinato dalla forte anisotropia dei superconduttori ceramici con la presenza di un piu’ o meno debole accoppiamento superconduttivo tra piani CuO adiacenti. In quest’ambito e’ stato descritto (69) un semplice sistema modello costituito da due giunzioni Josephson sovrapposte con l’elettrodo intermedio molto sottile.

Con la prospettiva di un confronto diretto tra il modello array e sistemi fisici reali, e’ stato avviato un programma di fabbricazione e di studio sperimentale di array secondo tecniche consolidate; di tali dispositivi unidimensionali sono state studiate le caratteristiche statiche e dinamiche, analizzando in particolare gli effetti di self campo duvuti ai materiali superconduttori che costituicono gli elettrodi delle giunzioni degli array (72, 73, 80, 84). Il sovrapporsi di impegni diversi ha consigliato tuttavia una interrurione di questo campo di studio.

Per cio' che riguarda l'attivita' di misura sui superconduttori granulari, la suscettivita' a.c. e' stata utilizzata sia quale tecnica di caratterizzazione generale di campioni, sia per una analisi della dipendenza dalla frequenza dei fenomeni diamagnetici. In particolare e' stato effettuato uno studio della suscettivita' nelle vicinanze della temperatura di transizione (61, 70)ed e’ stata mostrata una possibile dipendenza dalla frequenza della barriera di superficie (83).

Per cio' che riguarda il punto 2) sviluppo e miglioramento delle tecniche di fabbricazione di materiale massivo di tipo YBCO, dal 1992 al 1994 gran parte dell'attivita' di fabbricazione di materiale massivo di tipo YBCO si e' svolta all'interno del tema 22 del piano MIA del MURST. Tale attivita' ha dato luogo ad un contratto con l'Ansaldo Cris che ha permesso di installare presso il Dipartimento di Fisica di Salerno l'unica apparecchiature di deposizione per MBE dedicata ai superconduttori esistente in Italia. Essa e' volta anche a colmare la grave carenza esistente in Italia nella sintesi dei materiali ed in particolare nel campo dei superconduttori. In una prima fase e' stato sviluppato il metodo di preparazione di materiale YBCO mediante pirolisi ed ossidazione in ozono precedentemente brevettato. Successivamente proseguendo la collaborazione con l’INFN di Frascati, e' stato studiato l'effetto dell'idrogenazione del YBCO con varie tecniche (55, 58). Le stesse tecniche sono state altresi’ adoperate per generare sovracaricamenti di idrogeno in matrici di palladio (68).

Durante il 1993 e' stata avviata una attivita' nuova rivolta alla produzione di YBCO mediante tecniche di fusione parziale che allo stato attuale per questo materiale sembrano essere le uniche che permettono di raggiungere valori di densita' di corrente critica di interesse applicativo (60).

Dal 1995 l’attivita’ di fabbricazione bulk e’ proseguita nell’ambito del "Progetto SUD" dell’INFN "Magneti Superconduttori avanzati" finanziato con un budget di 3GL nell’ambito del programma Operativo del Murst all’interno dei Fondi Strutturali dell’U.E.. Tale progetto, che richiedeva la connessione stretta con le finalita’ di un soggetto imprenditoriale, e’ rivolto alle applicazioni in alto campo dei superconduttori. Per cio’ che riguarda i superconduttori metallici il progetto prevede la messa a punto di uno spettrometro NMR da 500 MHz, mentre per i superconduttori ceramici il progetto prevede un approfondimento delle loro prospettive applicative nel settore dei magneti in alto campo. Difficolta’ realizzative del magnete in Nb3Sn da parte dell’Ansaldo non hanno permesso il raggiungimento degli obiettivi prefissati nei tempi dovuti. In questo ambito l’attivita’ di crescita di composti di tipo YBCO mediante fusione parziale e ricristallizazione direzionale e’ stata indirizzata, oltre ad uno studio dei parametri di crescita del composto, alla sintesi di (Sm,Nd)BCO (74, 77, 78, 87) che sembra essere il materiale piu’ promettente per le applicazioni in alto campo. In collaborazione con il CNR di Potenza e con l’Enea di Frascati l’esperienza acquisita sui diagrammi di fase e sui processi di crescita di tali materiali ha portato alla sintesi degli stessi anche quali films (86).

In modo parallelo, in collaborazione con Ingegneria Chimica di Salerno, e’ stato messo a punto un metodo innovativo per la sintesi di precursori sub-micrometrici per i composti di tipo YBCO (81,82).

Per cio' che riguarda il punto 3) proprieta’ magnetiche di superconduttori ad alta temperatura, nell’ambito del progetto stesso e’ stato acquisito un magnetometro a campione vibrante, capace di operare con campi fino a 16 Tesla, con il quale sono stati caratterizzati materiali e semilavorati superconduttori. Per un confronto tra i dati sperimentali in condizioni dinamiche (dipendenza delle curve di magnetizzazione dallo sweep rate, decadimento della magnetizzazione, suscettivita’ ac, ....), le non linearita’ presenti nel processo di diffusione del campo magnetico non permettono trattazioni analitiche esatte. Per poter estrarre dalle misure determinazioni attendibili dei parametri (energia di pinning, corrente critica, ...) caratteristici del materiale e’ stata cosi’ messo a punto una simulazione numerica che integra l’equazione di diffusione. Il calcolo della suscettivita’ ac e’ stato svolto prima in assenza di campi magnetici statici (75, 79, 89) e successivamente in presenza di grossi campi d.c. (85, 90) mostrando i grossi limiti delle descrizioni in termini di stato critico e delle approssimazioni analitiche dei processi dinamici. Avendo a disposizione tale potente strumento di analisi, e’ iniziato un confronto con i dati sperimentali (88). E’ iniziata infine una revisione critica dei processi di attivazione termica dei quanti di flusso dai centri di pinning (76, 79): una valutazione piu’ accurata dei tempi di fuga in funzione della corrente puo’ fornire una spiegazione alternativa alla apparente crescita dell’energia di barriera al decrescere della corrente.
 
 

Come ricercatore dell'Istituto-Dipartimento di Fisica dell'Università di Salerno è membro dell'Unita del Gruppo Nazionale di Struttura della Materia e dell' Istituto Nazionale per la Fisica della Materia. Inoltre le ricerche sperimentali sull'effetto Josephson si sono svolte parzialmente nell'ambito dei Progetto Finalizzati Superconduttività del CNR.