Dopo un decennio di pianificazione, progettare e costruire, il National High Magnetic Field Laboratory della Florida State University ha ora il magnete più potente al mondo per la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), una potente tecnica utilizzata per studiare le strutture molecolari nelle proteine ​​e nei materiali.

La meraviglia ingegneristica da 33 tonnellate, chiamato magnete ibrido connesso in serie (SCH), ha battuto con successo il record questa settimana durante una serie di test condotti da ingegneri e scienziati MagLab.

Lo strumento ha raggiunto il suo pieno campo di 36 tesla martedì pomeriggio. Tesla è un'unità di intensità del campo magnetico. Per esempio, un forte magnete da frigorifero è 0,01 tesla, e una tipica macchina per la risonanza magnetica è da 1,5 a 3 tesla.

I busti delle pietre miliari aprono una porta alla scoperta, rendendo disponibili i campi magnetici più elevati non solo ai fisici ma, per la prima volta, anche a biologi e chimici. È stato il culmine di 10 anni, più di 120, 000 ore-persona e 18,7 milioni di dollari dalla National Science Foundation e dallo stato della Florida.

"Questo risultato riflette un'enorme quantità di sviluppo tecnologico, " ha affermato Mark Bird, Direttore di Magnet Science and Technology. Bird, che ha supervisionato 20 progetti unici di magneti presso il laboratorio, chiamato SCH "uno dei magneti più complicati mai costruiti al MagLab, una testimonianza di una grande squadra che lavora con grande determinazione".

Ciò che rende unico lo SCH è che può creare un campo magnetico molto elevato che è anche di altissima qualità. Per i magneti, qualità significa un campo che rimane costante sia per il tempo necessario per eseguire un esperimento, sia per lo spazio in cui l'esperimento si svolge nel magnete. A differenza della maggior parte delle ricerche di fisica effettuate sui magneti, L'NMR richiede campi molto stabili ed omogenei.

A 36 tesla, lo SCH è più del 40 percento più forte del precedente magnete NMR da record mondiale (il magnete Keck del MagLab) e oltre il 50 percento più potente del magnete NMR ad alta risoluzione di campo più alto, un sistema 23,5 tesla a Lione, Francia.

In RMN, gli scienziati utilizzano magneti e onde radio per individuare un elemento specifico (comunemente idrogeno) nelle proteine ​​e in altri campioni, che li aiuta a capire quelle strutture complesse. Una potente tecnica nella ricerca sanitaria, gli scienziati lo usano, Per esempio, per individuare la vulnerabilità di un virus ai farmaci.

I magneti NMR esistenti si limitano a localizzare solo una manciata di elementi, in particolare idrogeno, carbonio e azoto. Il campo a 36 tesla di SCH potrebbe rivoluzionare l'NMR perché aumenta significativamente la sensibilità dello strumento, ampliando il menu di elementi che gli scienziati possono vedere.

"Ci sarà un reale aumento della portata dell'NMR nella tavola periodica, " ha detto Tim Croce, che sovrintende la ricerca NMR presso la sede FSU del MagLab. "Quindi saremo in grado di guardare molti più elementi di quelli che siamo stati realmente in grado di fare in passato".

Zinco, rame, alluminio, nichel e gadolinio, tutti elementi di interesse per la ricerca su batterie e altri materiali, saranno ora osservabili utilizzando lo SCH. Ma per la maggior parte dei biologi, il vero premio sarà l'ossigeno.

"L'ossigeno è il luogo in cui avviene così tanta chimica biologica, "Croce disse, "e fino allo SCH, non siamo stati in grado di guardarlo."

Il nuovo magnete consentirà inoltre ai ricercatori di variare l'intensità del campo e di passare relativamente facilmente dall'esame di un elemento in un campione a un altro, che li aiuterà a raccogliere maggiori e migliori dati.