Mesmo pequenos ímãs podem ser muito poderosos
ResonX/Jasmine Schonzert
Pela primeira vez, um íman pequeno o suficiente para caber na palma da sua mão pode igualar a força dos ímanes mais poderosos do mundo.
Ímãs poderosos desempenham muitas funções na ciência e na tecnologia e são usados em tudo, desde imagens de ressonância magnética e aceleradores de partículas até esforços de fusão nuclear. Os mais poderosos deles são feitos de supercondutores, materiais que conduzem eletricidade com eficiência quase perfeita.
No entanto, os ímãs supercondutores que geram campos magnéticos fortes são frequentemente volumosos. Os menores geralmente têm o mesmo tamanho dos ímãs supercondutores. guerra nas estrelas O robô R2D2, em sua maior dimensão, é comparável a um prédio de dois andares; Alexandre queima Na ETH Zurique, Suíça.
Ele e seus colegas construíram agora um ímã supercondutor que pode competir com esses ímãs maiores em força, mas com um diâmetro de apenas 3,1 milímetros. Eles fizeram isso enrolando uma fita fina de um material cerâmico chamado REBCO. Este material torna-se supercondutor quando resfriado a temperaturas criogênicas. Essas bobinas geram um campo magnético quando a corrente flui através delas.
Burns disse que a equipe comprou fita REBCO de uma empresa comercial e começou a encontrar o melhor design de ímã, exigindo que criassem e testassem mais de 150 ímãs. “Nossa estratégia foi desenvolver e adotar uma abordagem do tipo ‘falhe frequentemente, falhe rápido’.”
Eles finalmente decidiram por um projeto usando duas ou quatro bobinas em forma de panqueca da REBCO, que podem gerar intensidades de campo magnético de 38 Tesla e 42 Tesla, respectivamente. Para efeito de comparação, a intensidade do campo dos ímãs de geladeira é normalmente inferior a 0,01 Tesla. Os dois ímãs que atualmente geram os campos magnéticos em estado estacionário mais fortes do mundo atingem cerca de 45 Tesla, pesam várias toneladas e requerem até 30 megawatts de energia. O ímã de Burns e sua equipe é menor que uma mão e requer menos de 1 watt de energia.
Burns disse que o objetivo final é usar os ímãs para ressonância magnética nuclear (NMR). A ressonância magnética nuclear (RMN) é uma técnica experimental que utiliza campos magnéticos para revelar a estrutura de moléculas como medicamentos e catalisadores para processos industriais. Na sua opinião, esta poderosa técnica é dificultada pelo tamanho grande e caro dos ímanes, mas os investigadores esperam torná-la disponível para mais químicos. Burns disse que a equipe já começou a testar o ímã em uma configuração de RMN.
“Tradicionalmente, a produção de campos magnéticos acima de 40 Tesla exigia instalações muito grandes e caras, por isso é importante usar fita supercondutora para obter intensidades de campo semelhantes em um dispositivo tão compacto”, diz ele. Mark Ainslie No King’s College de Londres. “Isto sugere que os ímanes de campo ultra-alto poderão estar disponíveis para uma gama mais ampla de laboratórios num futuro próximo.”
Mas ainda restam dúvidas antes que os ímãs possam ser amplamente utilizados. Por exemplo, diz ele, como o campo magnético pode ser uniformizado e como o comportamento eletromagnético da bobina pode ser gerenciado e controlado?
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