La primera bobina completo superconductora del europeo que alcanzaba un campo magnético de 25 Tesla produjo

Hoy, los imanes usados en proyección de imagen de resonancia magnética (NMR) de resonancia magnética y médica nuclear (MRI) representan los usos comerciales primarios de la superconductividad. El RMN, usado principal en la industria química y farmacéutica, permite el descubrir de las nuevas moléculas, el estudiar de la estructura de proteínas o el analizar del contenido de la comida. Es esencial para el revelado de la droga o el control de calidad de composiciones químicas.

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Detalles de la bobina superconductora innovadora, concebidos y manufacturados por los investigadores de UNIGE y de Bruker BioSpin. © L. Windels - UNIGE.

Los instrumentos modernos de la medición disponibles en el mercado hoy y fabricado determinado por Bruker BioSpin, líder mundial en este campo, pueden producir campos magnéticos de hasta 23,5 Tesla. Este límite se relaciona con las propiedades físicas de los materiales superconductores convencionales usados para generar el campo magnético.

Sin embargo, hay una necesidad de espectrómetros más potentes en el campo biomédico. De hecho, cuanto más fuerte es el campo magnético, mejor es la resolución de estructuras moleculares.

“La meta de nuestra colaboración era por lo tanto alcanzar el nuevo récord para la intensidad del campo magnético de 25 Tesla con los materiales superconductores nuevamente disponibles, que era un reto científico y tecnológico real. Es también una piedra miliaria importante en la introducción de tecnologías cruciales para el revelado de los productos comerciales del ultra-alto-campo RMN.”

Carmín Senatore, profesor en el departamento de la física de la materia de Quantum en la facultad de ciencia en UNIGE.

 

Para crear el campo magnético de 25 Tesla, los investigadores combinaron un imán del laboratorio de Bruker produciendo 21 Tesla, instalado ya en UNIGE, con una bobina superconductora innovadora de la pieza inserta aumentando el campo en 4 adicionales Tesla; tan en total, un campo bastante más allá de los 23,5 Tesla accesible con las bobinas superconductoras convencionales podía ser generado. Para operar, la bobina se debe enfriar con helio líquido a una temperatura de −269°C (4,2 K). El superconductor elegido para lograr tal campo es un de cerámica cobre-óxido-basado, YBCO.

Una capa gruesa del uno-micrómetro del superconductor reviste una cinta de acero fina que entonces se hiera sobre un apoyo cilíndrico para obtener la bobina. 140 contadores de la cinta de 3 milímetros de ancho eran necesarios producir la bobina superconductora de la pieza inserta. En la fase de diseño preliminar, muchos tipos de cintas superconductoras disponibles en el comercio fueron estudiados y probaron sistemáticamente para entender y controlar sus propiedades eléctricas, magnéticas, mecánicas y térmicas.

El reto consistió en el encontrar de un conductor con el equilibrio correcto de propiedades: debe llevar altas corrientes sin la disipación, aguantar el proceso del enrollamiento sin la degradación y soportar las tensiones mecánicas magnético generadas. Se ha logrado esto.

Además del más de alta resolución realizable, que estimulará ciertamente la comunidad científica y la red de las instituciones que trabajan en la vanguardia de la ciencia molecular, el uso de YBCO también simplificará la operación de los espectrómetros del RMN usando sistemas de enfriamiento menos complicados”

Ricardo Tediosi, gerente del grupo de tecnologías superconductor de Bruker BioSpin.

Esta primera bobina de 25 Tesla será una parte central e integrante del laboratorio de la superconductividad aplicada en UNIGE. Aunque la bobina no sea un producto comercial, los conocimientos técnicos desarrollados para su diseño y manufactura representan una contribución inestimable a los sistemas comerciales del RMN basados en esta tecnología. Este proyecto demuestra cómo la red suiza de los institutos de investigación y las corporaciones activas en este campo en Suiza pueden dominar tales tecnologías.

En un futuro próximo, este imán de registro será utilizado para la investigación básica y fundamental mientras que los científicos y los ingenieros tendrán como objetivo metas aún más desafiadoras: bobinas todo-superconductoras que generan campos magnéticos estables y homogéneos más allá de 30 Tesla.

Fuente: Bruker BioSpin y universidad de Ginebra

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