Untuk pertama kalinya, para peneliti telah menciptakan miniatur magnet superkonduktor yang setara dengan kekuatan beberapa magnet industri paling kuat di dunia. Pencapaian ini mewakili lompatan maju yang signifikan dalam teknologi magnet, yang berpotensi mendemokratisasi akses terhadap aplikasi magnet medan tinggi yang sebelumnya dibatasi oleh ukuran dan biaya.
Tantangan Medan Magnet Kuat
Magnet yang kuat sangat penting untuk berbagai bidang termasuk pencitraan medis (MRI), penelitian fisika partikel, dan energi fusi eksperimental. Magnet yang paling kuat biasanya mengandalkan superkonduktor – bahan yang menghantarkan listrik tanpa hambatan. Namun, superkonduktor ini seringkali memerlukan infrastruktur yang besar: versi yang lebih kecil masih menyaingi ukuran kendaraan kecil, sedangkan yang terbesar sebanding dengan gedung bertingkat.
Magnet Miniatur Baru
Sebuah tim di ETH Zurich, dipimpin oleh Alexander Barnes, telah mengembangkan magnet superkonduktor dengan diameter hanya 3,1 milimeter yang bersaing dengan sistem yang lebih besar dalam hal kekuatan. Terobosan ini datang dari melilitkan pita ultra-tipis REBCO, superkonduktor keramik, dan mendinginkannya hingga suhu yang sangat rendah. Melalui pendekatan berulang “fail fast” yang melibatkan lebih dari 150 prototipe, tim menyelesaikan desain menggunakan dua atau empat kumparan REBCO berbentuk pancake.
Metrik Kinerja
Magnet yang dihasilkan menghasilkan medan sebesar 38 hingga 42 Tesla – jauh melebihi kekuatan magnet kulkas pada umumnya (di bawah 0,01 Tesla). Untuk konteksnya, rekor dunia saat ini untuk medan magnet stabil adalah sekitar 45 Tesla, namun membutuhkan peralatan multi-ton dan daya hingga 30 megawatt. Magnet Barnes beroperasi dengan daya kurang dari 1 watt.
Implikasi dan Penerapan di Masa Depan
Tujuan jangka pendeknya adalah untuk mengintegrasikan teknologi ini ke dalam spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR). NMR adalah teknik yang digunakan untuk menentukan struktur molekul, namun aksesibilitasnya dibatasi oleh ukuran dan biaya sistem magnetik saat ini. Dengan menjadikan magnet medan tinggi lebih kecil dan lebih terjangkau, inovasi ini dapat membuka analisis kimia tingkat lanjut bagi lebih banyak peneliti.
Perspektif Ahli
Mark Ainslie dari King’s College London menegaskan pentingnya hal ini: “Memproduksi ladang minyak di atas 40 Tesla secara tradisional memerlukan fasilitas yang sangat besar dan mahal… mencapai kekuatan medan serupa dalam perangkat kompak seperti itu adalah hal yang signifikan.”
Namun, masih diperlukan penyempurnaan lebih lanjut. Masih ada pertanyaan tentang keseragaman medan magnet dan kontrol yang tepat atas perilaku elektromagnetik sebelum diadopsi secara luas. Namun demikian, perkembangan ini menunjukkan bahwa magnet medan tinggi akan segera lebih mudah diakses oleh laboratorium di berbagai disiplin ilmu.
Kemajuan ini menjanjikan untuk mengubah cara kita mendekati aplikasi magnet medan tinggi, menjadikan alat canggih tersedia bagi lebih banyak pengguna ilmiah dan industri.
