Bobina superconductora capaz de generar un campo magnético de 25 teslas

Las propiedades electrónicas inusuales de algunos materiales superconductores permiten corrientes eléctricas densas y sin pérdidas a temperaturas muy bajas, incluso en campos magnéticos elevados. Los conductores hechos de estos materiales son por tanto ideales para bobinas que generen campos magnéticos muy altos, que son esenciales para diversas aplicaciones, como la visualización médica magnética, la espectroscopia de resonancia magnética para el análisis de moléculas complejas, o incluso los electroimanes de los aceleradores de partículas.

Para generar campos magnéticos todavía más altos, unos físicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y un equipo de I+D de la empresa Bruker BioSpin, ambas entidades en Suiza, iniciaron en 2012 una colaboración que fue parcialmente financiada por la Fundación Científica Nacional Suiza (SNSF). Juntos, han conseguido desarrollar y probar la primera bobina superconductora capaz de alcanzar un campo magnético de 25 teslas, una primicia en Europa.

Hoy en día, los imanes utilizados en la resonancia magnética nuclear (NMR por sus siglas en inglés) y en visualización médica por resonancia magnética (MRI por sus siglas en inglés) representan las principales aplicaciones comerciales de la superconductividad. La NMR, utilizada mayormente en la industria química y farmacéutica, permite descubrir nuevas sustancias, estudiando la estructura de las proteínas o analizando los contenidos de los alimentos. Es esencial para el desarrollo de fármacos o para el control de calidad de los compuestos químicos. Los instrumentos de medición modernos disponibles actualmente en el mercado son capaces de producir campos magnéticos de hasta 23,5 teslas. Este límite está relacionado con las propiedades físicas de los materiales superconductores convencionales utilizados para generar el campo magnético.

Sin embargo, en el campo biomédico existe una necesidad de espectrómetros más potentes, tal como subraya Carmine Senatore, del equipo de investigación y desarrollo y profesor en el Departamento de Física de la Materia Cuántica en la Facultad de Ciencias en la UNIGE.

Para crear el campo magnético de 25 teslas, los investigadores combinaron un imán del laboratorio Bruker que produce 21 teslas, ya instalado en la UNIGE, con una innovadora bobina superconductora de inserción, incrementando el campo en unos 4 teslas adicionales; así que, en total, se puede generar un campo muy superior a 23,5 teslas mediante bobinas convencionales superconductoras.

Para poder funcionar, la bobina debe ser enfriada con helio líquido a una temperatura de unos 269 grados centígrados bajo cero (4,2 kelvins).

El superconductor elegido para generar tal campo es una cerámica basada en óxido de cobre, y es conocido comúnmente por las siglas YBCO.

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