Por primera vez, los investigadores han creado un imán superconductor en miniatura que iguala la fuerza de algunos de los imanes industriales más potentes del mundo. Este logro representa un importante avance en la tecnología magnética, democratizando potencialmente el acceso a aplicaciones magnéticas de alto campo que antes estaban limitadas por tamaño y costo.
El desafío de los campos magnéticos fuertes
Los imanes fuertes son fundamentales para diversos campos, incluidos los de imágenes médicas (MRI), la investigación de la física de partículas y la energía de fusión experimental. Los imanes más potentes tradicionalmente se basan en superconductores, materiales que conducen la electricidad prácticamente sin resistencia. Sin embargo, estos superconductores a menudo requieren una infraestructura masiva: las versiones más pequeñas aún rivalizan con el tamaño de un vehículo pequeño, mientras que las más grandes son comparables a edificios de varios pisos.
El nuevo imán en miniatura
Un equipo de ETH Zurich, dirigido por Alexander Barnes, ha desarrollado un imán superconductor de sólo 3,1 milímetros de diámetro que compite en fuerza con estos sistemas más grandes. El avance se produjo al enrollar una cinta ultrafina de REBCO, un superconductor cerámico, y enfriarla a temperaturas extremadamente bajas. A través de un enfoque iterativo de “fallo rápido” que involucró más de 150 prototipos, el equipo finalizó un diseño utilizando dos o cuatro bobinas REBCO en forma de panqueque.
Métricas de rendimiento
Los imanes resultantes generan campos de 38 a 42 Tesla, superando con creces la fuerza de los imanes de refrigerador típicos (menos de 0,01 Tesla). A modo de contexto, el récord mundial actual de campos magnéticos estables es de alrededor de 45 Tesla, pero requiere equipos de varias toneladas y hasta 30 megavatios de potencia. El imán de Barnes funciona con menos de 1 vatio.
Implicaciones y aplicaciones futuras
El objetivo inmediato es integrar esta tecnología en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN). La RMN es una técnica utilizada para determinar la estructura de las moléculas, pero su accesibilidad está limitada por el tamaño y el coste de los sistemas magnéticos actuales. Al hacer que los imanes de alto campo sean más pequeños y asequibles, esta innovación podría abrir el análisis químico avanzado a una gama más amplia de investigadores.
Perspectiva de experto
Mark Ainslie, del King’s College de Londres, confirma la importancia: “Producir campos de más de 40 Tesla tradicionalmente requiere instalaciones muy grandes y costosas… lograr intensidades de campo similares en un dispositivo tan compacto es significativo”.
Sin embargo, es necesario un mayor perfeccionamiento. Quedan dudas sobre la uniformidad del campo magnético y el control preciso sobre el comportamiento electromagnético antes de su adopción generalizada. Sin embargo, este desarrollo sugiere que los imanes de alto campo pronto serán más accesibles para los laboratorios de diversas disciplinas.
Este avance promete remodelar la forma en que abordamos las aplicaciones magnéticas de alto campo, poniendo herramientas potentes a disposición de una gama más amplia de usuarios científicos e industriales.
