Vědci poprvé vytvořili miniaturní supravodivý magnet srovnatelný svou silou s některými z nejvýkonnějších průmyslových magnetů na světě. Tento úspěch představuje významný skok v magnetické technologii a potenciálně demokratizuje přístup k aplikacím s vysokým polem magnetického pole, které byly dříve omezeny velikostí a cenou.
Problém silných magnetických polí
Silné magnety jsou kritické pro různé aplikace, včetně lékařského zobrazování (MRI), výzkumu částicové fyziky a experimentální fúzní energie. Nejvýkonnější magnety tradičně spoléhají na supravodiče – materiály, které vedou elektřinu prakticky bez odporu. Tyto supravodiče však často vyžadují masivní infrastrukturu: menší verze stále konkurují velikosti malého vozidla a ty největší jsou srovnatelné s vícepatrovými budovami.
Nový miniaturní magnet
Tým z ETH Zurich vedený Alexandrem Barnesem vyvinul supravodivý magnet o průměru pouhých 3,1 milimetru, který svou silou konkuruje těmto větším systémům. Průlom nastal navinutím ultratenké pásky REBCO, keramického supravodiče, a ochlazením na extrémně nízké teploty. Prostřednictvím iterativního přístupu k selhání a učení s více než 150 prototypy nakonec tým vyvinul návrh využívající buď dvě nebo čtyři palačinkové cívky REBCO.
Ukazatele výkonu
Výsledné magnety generují pole o síle 38 až 42 Tesla – což je výrazně větší síla než u konvenčních magnetů na ledničku (méně než 0,01 Tesla). Pro srovnání, současný světový rekord pro permanentní magnetická pole je asi 45 Tesla, ale vyžaduje mnoho tun zařízení a až 30 megawattů energie. Barnesův magnet pracuje s méně než 1 wattem.
Důsledky a budoucí aplikace
Bezprostředním cílem je integrovat tuto technologii do spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR). NMR je technika používaná ke stanovení struktury molekul, ale její dostupnost je omezena velikostí a cenou moderních magnetických systémů. Snížením velikosti a nákladů na magnety s vysokým polem by tato inovace mohla otevřít pokročilou chemickou analýzu širšímu okruhu výzkumníků.
Názor odborníka
Mark Ainslie z King’s College London potvrzuje význam: “Vytváření polí nad 40 Tesla tradičně vyžaduje velmi velká a drahá zařízení… dosažení podobné intenzity pole v tak kompaktním zařízení je významné.”
Je však potřeba další upřesnění. Zůstávají otázky ohledně uniformity magnetického pole a přesné kontroly elektromagnetického chování, než dojde k širokému přijetí. Tento vývoj však naznačuje, že magnety s vysokým polem se mohou brzy stát dostupnějšími pro laboratoře v různých oborech.
Tento pokrok slibuje transformaci přístupu k aplikacím magnetického pole s vysokým polem a zpřístupnění výkonných nástrojů širšímu okruhu vědeckých a průmyslových uživatelů.
