Güçlü mıknatıslar büyük olma eğilimindedir ve çok fazla güç tüketir, ancak yeni bir tasarım avucunuza sığan güçlü bir mıknatıs üreterek onu daha pratik ve uygun fiyatlı hale getirdi
Hikayede anlatılandan daha büyük bir mıknatısı gösteren illüstrasyon
Avucunuza sığacak kadar küçük bir mıknatıs, ilk kez dünyanın en güçlü mıknatıslarından bazılarının gücüne ulaşabiliyor.
Güçlü mıknatıslar, MRI görüntüleme ve parçacık hızlandırıcılardan nükleer füzyon çabalarına kadar her alanda kullanımlarıyla bilim ve teknoloji genelinde birçok rol oynamaktadır. Bunların arasında en güçlüsü, elektriği mükemmele yakın verimlilikle ileten süperiletkenlerden yapılmıştır.
Ancak güçlü manyetik alanlar üreten süper iletken mıknatıslar genellikle hacimlidir; daha küçük olanlar genellikle mıknatıslarla aynı boyuttadır. Yıldız Savaşları İsviçre’deki ETH Zürih’ten Alexander Barnes, R2D2 robotunun en büyüğünün iki katlı bir binayla karşılaştırılabileceğini söylüyor.
Kendisi ve meslektaşları, güç açısından bu büyük mıknatıslarla rekabet edebilecek, ancak çapı yalnızca 3,1 milimetre olan süper iletken bir mıknatıs ürettiler. Bunu, aşırı düşük sıcaklıklara soğutulduğunda süper iletken olan REBCO adı verilen seramik malzemeden ince bir bandın sarılmasıyla yaptılar. Bu bobinler içlerinden elektrik akımı geçtiğinde manyetik alanlar üretirler.
Barnes, ekibin REBCO bandını ticari bir şirketten satın aldığını ve ardından 150’den fazla mıknatısın yapımını ve test edilmesini içeren en iyi mıknatıs tasarımını bulmak için yola çıktığını söylüyor. “Stratejimiz ‘sık sık başarısız ol ve hızlı başarısız ol’ yaklaşımını geliştirmek ve benimsemekti.”
Sonunda, sırasıyla 38 Tesla ve 42 Tesla gücünde manyetik alanlar üretebilen iki veya dört gözleme şeklindeki REBCO bobinini içeren bir tasarıma karar verdiler. Karşılaştırma için, bir buzdolabı mıknatısı tipik olarak 0,01 Tesla’nın altında bir manyetik alan gücüne sahiptir. Şu anda dünyanın en güçlü sabit manyetik alanlarını üreten iki mıknatıs yaklaşık 45 Tesla’ya ulaşıyor, tonlarca ağırlığa sahip ve 30 megawatt’a kadar güç gerektiriyor. Barnes ve ekibinin mıknatısı elinizden daha küçük ve 1 watt’tan daha az güç gerektiriyor.
Barnes, nihai hedeflerinin bu mıknatısı, endüstriyel işlemlerde kullanılan ilaçlar ve katalizörler gibi moleküllerin yapısını ortaya çıkarmak için manyetik alanları kullanan deneysel bir teknik olan nükleer manyetik rezonans (NMR) için kullanmak olduğunu söylüyor. Ona göre, bu güçlü teknik, mıknatısların ne kadar büyük ve pahalı olması nedeniyle engelleniyor, ancak araştırmacılar bunu daha fazla kimyager için erişilebilir hale getirmeyi umuyor. Barnes, ekibin mıknatısı bir NMR kurulumunda test etmeye başladığını söylüyor.
King’s College London’dan Mark Ainslie, “40 Tesla’nın üzerinde manyetik alanlar üretmek geleneksel olarak çok büyük ve pahalı tesisler gerektirir; dolayısıyla süper iletken bantlar kullanan bu kadar kompakt bir cihazda benzer alan güçlerine ulaşmak önemli” diyor. “Bu, son derece yüksek alanlı mıknatısların yakın gelecekte daha geniş bir laboratuvar yelpazesi için daha erişilebilir hale gelebileceğini gösteriyor.”
Ancak mıknatısın yaygın kullanıma ulaşmasından önce hala sorular var; örneğin manyetik alanın ne kadar tekdüze hale getirilebileceği ve bu bobinlerin elektromanyetik davranışının nasıl yönetilip kontrol edilebileceği gibi.
