La prima spirale completamente superconduttiva dell'europeo che raggiunge un campo magnetico di 25 Tesla ha prodotto

Oggi, i magneti utilizzati nell'imaging a risonanza magnetica a risonanza magnetica (NMR) e medico nucleare (MRI) rappresentano le applicazioni commerciali primarie della superconduttività. RMN, utilizzato pricipalmente nel prodotto chimico e nell'industria farmaceutica, concede scoprire le nuove molecole, studiare la struttura delle proteine o analizzare il contenuto dell'alimento. È essenziale per lo sviluppo della droga o il controllo di qualità dei composti chimici.

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Dettagli della spirale superconduttrice innovatrice, concepiti e fabbricati dai ricercatori da UNIGE e da Bruker BioSpin. © L. Windels - UNIGE.

Gli strumenti moderni di misura disponibili sul servizio oggi e fabbricati specialmente da Bruker BioSpin, leader mondiale in materia, possono produrre i campi magnetici di fino a 23,5 Tesla. Questo limite è collegato con le proprietà fisiche dei materiali superconduttori convenzionali utilizzati per generare il campo magnetico.

Tuttavia, c'è un'esigenza degli spettrometri più potenti nel campo biomedico. Effettivamente, più forte il campo magnetico, migliore la risoluzione delle strutture molecolari.

“Lo scopo della nostra collaborazione era quindi di raggiungere il nuovo record per l'intensità del campo magnetico di 25 Tesla con i materiali superconduttori recentemente disponibili, che era una sfida scientifica e tecnologica reale. È egualmente una pietra miliare importante nell'introduzione delle tecnologie cruciali per lo sviluppo dei prodotti RMN del ultra-alto-campo commerciale.„

Carminio Senatore, professore nel dipartimento di fisica della materia di Quantum nella facoltà di scienza a UNIGE.

 

Per creare il campo magnetico di 25 Tesla, i ricercatori hanno combinato un magnete del laboratorio di Bruker producendo 21 Tesla, già installato a UNIGE, con una spirale superconduttrice innovatrice dell'inserzione che aumenta il campo dei 4 supplementari Tesla; così nel totale, un campo ben oltre i 23,5 Tesla raggiungibile con le spirali supercondutrici convenzionali ha potuto essere generato. Per funzionare, la spirale deve essere raffreddata con elio liquido ad una temperatura di −269°C (4,2 K). Il superconduttore scelto per raggiungere un tal campo è ad un ceramico basato a rame, YBCO.

Un livello spesso di un-micrometro di superconduttore copre un nastro d'acciaio sottile che poi è ferito su un supporto cilindrico per ottenere la spirale. 140 metri di nastro ampio 3 millimetri erano necessari da produrre la spirale superconduttrice dell'inserzione. Nella fase di progettazione preliminare, molti tipi di nastri superconduttori disponibili nel commercio sistematicamente sono stati studiati e provato per capire e gestire i loro beni elettrici, magnetici, meccanici e termici.

La sfida consistita di trovando un conduttore con il bilanciamento giusto dei beni: deve portare le alte correnti senza dissipazione, resistere al trattamento di bobina senza degradazione e resistere agli sforzi meccanici magneticamente generati. Ciò è stata compiuta.

Oltre al più di alta risoluzione realizzabile, che certamente stimolerà la comunità scientifica e la rete delle istituzioni che lavorano alla prima linea di scienza molecolare, l'uso di YBCO egualmente semplificherà il funzionamento degli spettrometri RMN usando i sistemi di raffreddamento più di meno complicati„

Riccardo Tediosi, gestore del gruppo di tecnologie superconduttore di Bruker BioSpin.

Questa prima bobina di Tesla 25 sarà una centrale e una parte integrante del laboratorio della superconduttività applicata a UNIGE. Sebbene la spirale non sia un prodotto commerciale, il knowhow elaborato per la sue progettazione e lavorazione rappresenta un contributo inestimabile ai sistemi RMN commerciali basati su questa tecnologia. Questo progetto dimostra come la rete svizzera degli istituti di ricerca e le società per azioni attive in materia in Svizzera possono padroneggiare tali tecnologie.

Nell'immediato futuro, questo magnete record sarà utilizzato per la ricerca di base e fondamentale mentre gli scienziati e gli ingegneri punteranno sugli scopi ancor più provocatori: spirali tutto supercondutrici che generano i campi magnetici stabili ed omogenei oltre 30 Tesla.

Sorgente: Bruker BioSpin ed università di Ginevra

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2018, August 30). La prima spirale completamente superconduttiva dell'europeo che raggiunge un campo magnetico di 25 Tesla ha prodotto. News-Medical. Retrieved on May 24, 2019 from https://www.news-medical.net/news/20160608/First-European-fully-superconductive-coil-reaching-a-magnetic-field-of-25-Tesla-produced.aspx.

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