Las propiedades electrónicas inusuales de algunos materiales superconductores permiten corrientes eléctricas densas y sin pérdidas a temperaturas muy bajas, incluso en campos magnéticos altos. Los conductores hechos de estos materiales son ideales para que las bobinas generen campos magnéticos muy altos, que son esenciales para unPara generar campos magnéticos cada vez más altos, físicos de la Universidad de Ginebra UNIGE y un equipo de I + D de Bruker BioSpin en Fällanden ZH., ambos en Suiza, comenzaron una colaboración en 2012, que fue parcialmente financiada por la Swiss National Science Foundation SNSF. Juntos, desarrollaron y probaron con éxito la primera bobina superconductora capaz de alcanzar un campo magnético de 25 Tesla.Europa.
Hoy en día, los imanes utilizados en la resonancia magnética nuclear RMN y la resonancia magnética médica IRM representan las principales aplicaciones comerciales de la superconductividad. La RMN, utilizada principalmente en la industria química y farmacéutica, permite descubrir nuevas moléculas y estudiar la estructura deproteínas o análisis del contenido de alimentos. Es esencial para el desarrollo de fármacos o el control de calidad de compuestos químicos. Los modernos instrumentos de medición disponibles en el mercado hoy y fabricados particularmente por Bruker BioSpin, líder mundial en este campo, son capaces de producir campos magnéticos de hasta23.5 Tesla. Este límite está relacionado con las propiedades físicas de los materiales superconductores convencionales utilizados para generar el campo magnético. "Sin embargo, existe la necesidad de espectrómetros más potentes en el campo biomédico", dice Carmine Senatore, profesora del Departamento de Materia Cuántica.Física en la Facultad de Ciencias de la UNIGE. "De hecho, cuanto más fuerte sea el campo magnético, mejor será la resoluciónion de estructuras moleculares.El objetivo de nuestra colaboración fue, por lo tanto, alcanzar el nuevo récord de la intensidad del campo magnético de 25 Tesla con materiales superconductores recientemente disponibles, lo cual fue un verdadero desafío científico y tecnológico.También es un hito importante en la introducción de tecnologías cruciales para el desarrollo de productos comerciales de RMN de ultra alto campo ".
Para crear el campo magnético de 25 Tesla, los investigadores combinaron un imán de laboratorio Bruker que produce 21 Tesla, ya instalado en UNIGE, con una bobina de inserción superconductora innovadora que aumenta el campo en 4 Tesla adicionales; por lo tanto, en total, un campo mucho más alláse podría generar el Tesla 23.5 accesible con bobinas superconductoras convencionales. Para operar, la bobina debe enfriarse con helio líquido a una temperatura de -269 ° C 4.2 K. El superconductor elegido para lograr dicho campo es un cobre-cerámica a base de óxido, YBCO. Una capa de superconductor de un micrómetro de espesor cubre una delgada cinta de acero que luego se enrolla sobre un soporte cilíndrico para obtener la bobina. Se necesitaron 140 metros de cinta de 3 mm de ancho para producir la bobina de inserción superconductora.En la fase de diseño preliminar, muchos tipos de cintas superconductoras disponibles en el mercado se estudiaron y probaron sistemáticamente para comprender y controlar sus propiedades eléctricas, magnéticas, mecánicas y térmicas.El desafío consistía en encontrar un conductor con el equilibrio adecuado de propiedades: debe transportar altas corrientes sin disipación, soportar el proceso de devanado sin degradación y resistir las tensiones mecánicas generadas magnéticamente.Esto se ha logrado.
"Además de la mayor resolución alcanzable, que sin duda estimulará a la comunidad científica y la red de instituciones que trabajan a la vanguardia de la ciencia molecular, el uso de YBCO también simplificará la operación de los espectrómetros de RMN mediante el uso de sistemas de enfriamiento menos complicados,"explica Riccardo Tediosi, gerente del grupo de Tecnologías Superconductoras de Bruker BioSpin.
Esta primera bobina de 25 Tesla será una parte central e integral del laboratorio de superconductividad aplicada en UNIGE. Aunque la bobina no es un producto comercial, el conocimiento desarrollado para su diseño y fabricación representa una contribución invaluable a los sistemas comerciales de RMNbasado en esta tecnología. Este proyecto demuestra cómo la red suiza de institutos de investigación y corporaciones activas en este campo en Suiza son capaces de dominar dichas tecnologías. En un futuro próximo, este imán récord se utilizará para la investigación básica y fundamental mientras científicos e ingenierosapuntará a objetivos aún más desafiantes: bobinas superconductoras que generan campos magnéticos estables y homogéneos más allá de 30 Tesla.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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