Магнитные поля выше 40 тесла — эксклюзив. Во всем мире лишь несколько национальных лабораторий способны обеспечить такие условия, и каждая установка потребляет мегаватты энергии, занимая целые залы. Группа из Цюрихского технического университета (ETH Zürich) решила, что так быть не должно.
Ученые создали два компактных магнита из высокотемпературного сверхпроводника REBCO (редкоземельный оксид бария-меди). Первый, с двухкатушечной конструкцией, достиг 38 тесла. Второй, с четырьмя сложенными катушками, выдал 42,3 тесла. При этом диаметр рабочего канала — всего 3,1 миллиметра (ширина карандаша), а само устройство легко умещается на ладони. Для сравнения: стандартный МРТ в больнице работает в диапазоне 1,5–3 тесла. Предыдущий рекорд для полностью ВТСП-магнита составлял 26 тесла. А стационарный рекордсмен (45,5 тесла в Национальной лаборатории высоких магнитных полей США) потребляет более 20 мегаватт и требует гигантской инфраструктуры.
Главная инженерная проблема была в намотке сверхпроводящей ленты на малое отверстие. Обычные методы требуют минимум 14 миллиметров, чтобы лента не треснула. Швейцарские инженеры разработали специальную технологию, смещающую точку соединения наружу и сохраняющую целостность проводника. Плюс — метод намотки без изоляции с пайкой по всей катушке, что резко повышает плотность тока (до 2257 ампер на квадратный миллиметр) и механическую прочность.
Но главное — они не просто создали рекордный магнит, а провели внутри него реальный эксперимент по ядерному магнитному резонансу (ЯМР). Это прямой путь к практическому применению. ЯМР-спектроскопия сильно выигрывает от более сильных полей: растут чувствительность и разрешение. Сейчас работать при полях выше 28 тесла можно только в национальных центрах. Компактный магнит ETH Zürich может принести эту возможность в обычные университетские лаборатории и исследовательские госпитали.
Остаются вопросы по однородности поля — пока она не идеальна. Но команда уже работает над улучшением и подала заявку на патент. Эта демонстрация ломает стереотип: исследования в экстремальных магнитных полях больше не обязаны быть монополией национальных лабораторий. Иногда они просто помещаются в руке.
