Сверхпроводящий магнит размером с ладонь развивает мощность в 42 Тесла, что сопоставимо с самым большим магнитом в мире.
Когда мы думаем о мощных магнитах, используемых в ускорителях частиц или для ЯМР (ядерного магнитного резонанса), мы часто представляем себе громоздкие машины, иногда размером со здание. Но благодаря необычайному прорыву в физике ученые из ETH Zurich создали магниты, достаточно маленькие, чтобы поместиться на ладони, и в то же время достаточно мощные, чтобы соперничать с некоторыми из самых мощных магнитов в мире.
Команда создала два типа магнитов, которые создают магнитные поля силой 38 или 42 Тесла, но имеют внешний диаметр всего 63 миллиметра и внутренний диаметр 3,1 мм, как они описывают в статье, опубликованной в журнале Science Advances . Чтобы вы имели представление об их силе, следует отметить, что нынешний рекордсмен среди магнитов в Национальной лаборатории высоких магнитных полей во Флориде имеет силу 45,5 Тесла и потребляет 20 мегаватт мощности.
Обычно для создания магнитного поля силой 42 Тесла требуются большие резистивные магниты (из металла, намотанные на цилиндр), которые потребляют мегаватты электроэнергии и требуют сложных систем охлаждения. Однако исследователям из ETH Zurich удалось разместить такую огромную магнитную энергию в небольшом пространстве, используя ленту из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Это материалы, способные проводить огромное количество электричества с нулевым сопротивлением при охлаждении до низких температур.
Команда создала свои магниты, намотав плоскую ленту из REBCO (оксида редкоземельного бария и меди) в дискообразные катушки, называемые «блинчиками», а затем сложив их вместе. Это позволило сконцентрировать магнитное поле в небольшом объеме, используя при этом гораздо меньшую длину ленты, чем в традиционных конструкциях.
Обычно соединение различных частей магнита требует использования соединений, которые выделяют тепло и теряют энергию. Но, намотав ленту в одну непрерывную петлю, команда обеспечила прохождение электричества с минимальными потерями энергии в виде тепла. Кроме того, лента не имела изоляции между витками, поэтому катушки можно было расположить гораздо плотнее.
Применение ЯМР.
Исследователи протестировали два прототипа магнитов и, пропустив через них ток силой более 1000 ампер, достигли магнитных полей в 38 и 42 Тесла. «Мы продемонстрировали, что с помощью магнитов, полностью изготовленных из высокотемпературных сверхпроводников, можно достичь магнитных полей до 42 Тл , подчеркнув их потенциал для создания компактных и доступных магнитов с высоким магнитным полем».
Исследователи надеются, что их технология принесет пользу ЯМР-спектроскопии, которая используется для определения структуры молекул. Небольшие, мощные и энергоэффективные магниты могут привести к разработке настольных устройств вместо нынешних гигантских многотонных установок, которые используются в национальных лабораториях.
Намотка и изготовление бесшовных плоских катушек.
Источник: Science Advances (2026).
