Магнит в руке: как швейцарцы сжали 42 тесла до размера карандаша

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Команда физиков из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) разработала два компактных сверхпроводящих магнита на основе высокотемпературных материалов. Один из них выдал 38 тесла, второй — рекордные 42,3 тесла. При этом устройство помещается в ладонь и потребляет меньше одного ватта энергии. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Автор: Freepik Источник: ru.freepik.com

Для понимания масштаба: стандартный медицинский МРТ-сканер работает на 1,5-3 тесла. Предыдущий рекорд для полностью высокотемпературных сверхпроводящих магнитов составлял 26 тесла. Мировой рекордсмен — 45,5-тесла магнит в Национальной лаборатории сильных магнитных полей США — занимает целое здание и «ест» более 20 мегаватт. Новые швейцарские магниты в тысячи раз экономичнее и в тысячу раз компактнее, при этом почти догоняют рекорд.

Основная сложность заключалась в намотке сверхпроводящей ленты из оксида редкоземельного бария и меди (REBCO) вокруг канала диаметром всего 3,1 мм — примерно как у простого карандаша. Обычные методы требуют минимум 14 мм, иначе хрупкий сверхпроводящий слой трескается.

Инженеры из Цюриха придумали способ, при котором точка соединения катушек вынесена за пределы узкого канала. Это позволило сохранить целостность ленты даже при экстремальном изгибе. Дополнительно использована техника намотки без изоляции с пайкой по всей длине катушки — это повысило и плотность тока, и механическую прочность. В итоге достигнута плотность тока до 2257 А/мм² — показатель, недостижимый для большинства крупных сверхпроводящих систем.

Исследователи не ограничились цифрами: они провели эксперименты по ядерному магнитному резонансу (ЯМР) прямо внутри 3,1-мм канала магнита. ЯМР-спектроскопия — ключевой метод изучения молекулярной структуры — становится точнее и чувствительнее при росте магнитного поля. Сейчас для работы с полями выше 28 тесла учёным приходится бронировать время в национальных лабораториях.

Пальмовый магнит, работающий в этом диапазоне при минимальных затратах, может сделать высокопольную ЯМР-спектроскопию доступной для университетских лабораторий и исследовательских клиник, которые ранее не могли позволить себе такие установки.

Авторы также отмечают перспективы в области изучения квантовых материалов и разработки микро-ЯМР-систем нового поколения, где уже продемонстрированы радиочастотные катушки размером менее 1 мм.

Учёные признают: пока остаётся задача улучшить однородность магнитного поля внутри канала — от этого зависит точность измерений. В планах — доработать конструкцию и выйти на прямые ЯМР-измерения при полях выше 40 тесла. Патентная заявка на технологию уже подана.

Главный итог: наука о сверхсильных магнитных полях больше не привязана к гигантским национальным установкам. Иногда достаточно устройства, которое помещается в руке.

Источник: interestingengineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Как «таблетка» домофона открывает входную дверь, если там даже нет батарейки

Вы подносите к домофону у входной двери небольшой ключ (контактный ключ «таблетку» или бесконтактная RFID-метка). Раздаётся писк, щелчок замка, и дверь открыта. Внутри такого ключа нет ни...

Дом из морских контейнеров: действительно ли это дешёвая альтернатива обычному строительству?

Когда речь заходит о строительстве небольшого загородного дома, многие сразу представляют фундамент, стены, кровлю, утепление и несколько месяцев строительных работ. Но есть альтернативный вариант,...

Можно ли жить в гараже на постоянной основе? Что говорит закон и какие риски есть у владельца

Рост цен на недвижимость заставляет искать альтернативные варианты жилья. Одни переоборудуют под небольшие студии подвальные помещения, другие присматриваются к бытовкам и модульным домам. Но есть...

Обзор аккумуляторной воздуходувки BORT BSS-20U-Li. Высокая мощность и сила в небольшом корпусе

Воздуходувка BORT BSS-20U-Li. Скорость потока воздуха достигает 60 м/с, а максимальная производительность 500 м³/час. Напряжение тут 18В при мощности 900Вт.

Как подготовить консоль к загрузке GTA 6 — варианты внешних накопителей от 200 ГБ для Xbox и PlayStation

Релиз GTA 6 состоится 19 ноября 2026 года. Поклонникам серии пришлось набраться терпения: с момента выхода предыдущей части прошло уже более 13 лет. Ожидание растет, однако новые подробности...

Можно ли заставить две нейросети спорить друг с другом?

Нейросети умеют писать код, создавать сайты, решать задачи и отвечать практически на любые вопросы. Но есть у них одна раздражающая особенность: иногда они ошибаются с такой уверенностью, будто...