Szwajcaria ogłosiła historyczny przełom w diagnostyce medycznej
Badacze z ETH Zurich ogłosili właśnie nadchodzącą rewolucję w świecie diagnostyki medycznej. Otóż zbudowali nowej generacji potężnej mocy magnes nadprzewodnikowy. Co ciekawe, ma wielkość dłoni, a pomimo tego generuje aż 42 tesle. Dzięki temu, miliony ludzi na całym świecie będą mieli dostęp do zaawansowanych badań medycznych za mniejszą cenę.
To, co kiedyś wymagało wielotonowych instalacji i dziesiątek megawatów mocy, teraz mieści się w dłoni. Naukowcy z ETH Zurich opracowali miniaturowy magnes nadprzewodzący, który osiąga pole magnetyczne o natężeniu aż 42 tesli. Jest to o włos od światowego rekordu 45,5 T. I chociaż nie jest to rekord, to jednak mamy tu do czynienia z historycznym przełomem, który otwiera drzwi do ekologicznej energetyki.
Co najważniejsze, magnes zużywa mniej niż 1 wat energii i waży tyle, co zwykły przedmiot, który bez problemu trzymamy w ręku. Dotychczasowe magnesy generujące ekstremalnie silne pola powyżej 40 T były gigantycznymi maszynami. Rekordzista z Narodowego Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w USA (NHMFL na Florydzie) wymaga 20 megawatów mocy i ogromnej infrastruktury chłodzącej. Nowy prototyp z ETH Zurich ma średnicę zewnętrzną zaledwie 63 mm (szerokość dłoni), a otwór wewnętrzny tylko 3,1 mm. Naukowcy chwalą się, że mimo tych rozmiarów, produkuje pola 38 T przez dwie cewki "naleśnikowe" lub 42 T przez cztery cewki.
Historyczny przełom w diagnostyce medycznej
Klucz do sukcesu? Nadprzewodniki wysokotemperaturowe (HTS) w postaci cienkich taśm REBCO wykonanych z tlenku baru, miedzi i metali ziem rzadkich. Naukowcy nawinęli je w płaskie, bezizolacyjne cewki typu naleśnik, i to bez połączeń elektrycznych oraz bez tradycyjnej izolacji między zwojami. Dzięki ciągłemu nawijaniu taśmy, prąd ponad 1000 A płynie praktycznie bez strat i bez nadmiernego ciepła. To zupełnie nowa architektura, która pozwala skoncentrować ekstremalne pole w mikroskopijnej objętości.
"Zademonstrowaliśmy, że pola magnetyczne do 42 T są możliwe przy użyciu wyłącznie magnesów HTS. To otwiera drogę do kompaktowej i dostępnej dla większości technologii wysokich pól" - podkreśla zespół w publikacji w prestiżowym czasopiśmie Science Advances. Naukowcy nie kryją zadowolenia, ponieważ opracowana przez nich technologia może znacząco obniżyć zużycie energii elektrycznej przez urządzenia elektryczne.
Zobacz również:
Powstaną przenośne urządzenia MRI
Prof. Alexander Barnes z ETH Zurich, jeden z liderów projektu, pochwalił się, że "Naszym ostatecznym celem jest zastosowanie tego magnesu w spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR). Chcemy, żeby stał się dostępny dla zwykłych chemików, a nie tylko dla wielkich laboratoriów". Ekspert Mark Ainslie z King's College London dodaje, że "Osiągnięcie pól powyżej 40 T w tak kompaktowym urządzeniu przy użyciu taśm nadprzewodzących to przełom. Wysokopolowe magnesy mogą wreszcie trafić do szerszego grona laboratoriów".
Dlaczego to zmienia wszystko? Silne pola magnetyczne są niezbędne w badaniach materiałów i fizyce ciała stałego, spektroskopii NMR (struktura cząsteczek leków, białek, katalizatorów), fizyce kwantowej czy medycynie (przenośne MRI). Zespół ETH Zurich obecnie testuje już prototyp w rzeczywistym układzie NMR. Jeśli uda się rozwiązać kwestie jednorodności pola i stabilności przy szybkim rampowaniu, kompaktowe magnesy 40+ T mogą stać się standardem w laboratoriach na całym świecie już w najbliższych latach.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub GeekWeek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
