National MagLab opretter ny verdensrekord med hybridmagnet

Efter et årti med planlægning, design og bygning, Florida State University-baserede National High Magnetic Field Laboratory har nu den stærkeste magnet i verden til nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi, en kraftfuld teknik, der bruges til at studere molekylære strukturer i proteiner og materialer.

Det 33-tons tekniske vidunder, kaldet serien forbundet hybrid (SCH) magnet, slog med succes rekorden i denne uge under en række tests udført af MagLab -ingeniører og forskere.

Instrumentet nåede sit fulde felt på 36 tesla tirsdag eftermiddag. Tesla er en enhed af magnetfeltstyrke. For eksempel, en stærk køleskabsmagnet er .01 tesla, og en typisk MR -maskine er 1,5 til 3 tesla.

Milepælsbustene åbner en dør til opdagelse, gør de højeste magnetfelter tilgængelige ikke kun for fysikere, men også for første gang, også til biologer og kemikere. Det var kulminationen på 10 år, mere end 120, 000 person-timer og 18,7 millioner dollar fra National Science Foundation og staten Florida.

"Denne præstation afspejler en enorm mængde teknologiudvikling, "sagde direktør for Magnet Science and Technology Mark Bird. Bird, der har overvåget 20 unikke magnetprojekter på laboratoriet, kaldte SCH "en af ​​de mest komplicerede magneter, der nogensinde er bygget på MagLab, et vidnesbyrd om et godt team, der arbejder med stor beslutsomhed. "

Det, der gør SCH unikt, er, at det kan skabe et meget højt magnetfelt, der også er af meget høj kvalitet. For magneter, kvalitet betyder et felt, der forbliver konstant over både den tid, det tager at afvikle et eksperiment, og det rum, hvor eksperimentet finder sted i magneten. I modsætning til de fleste fysiske undersøgelser foretaget i magneter, NMR kræver felter, der er meget stabile og homogene.

Ved 36 tesla, SCH er mere end 40 procent stærkere end den tidligere verdensrekord-NMR-magnet (MagLabs Keck-magnet) og mere end 50 procent mere kraftfuld end den højeste felthøjopløselige NMR-magnet, et 23,5 tesla -system i Lyon, Frankrig.

I NMR, forskere bruger magneter og radiobølger til at lokalisere et specifikt element (almindeligvis hydrogen) i proteiner og andre prøver, som hjælper dem med at finde ud af de komplekse strukturer. En kraftfuld teknik inden for sundhedsforskning, forskere bruger det, for eksempel, at identificere en viruss sårbarhed over for lægemidler.

Eksisterende NMR -magneter er begrænset til at lokalisere blot en håndfuld elementer, især hydrogen, kulstof og nitrogen. SCH's 36-tesla-felt kan revolutionere NMR, fordi det øger instrumentets følsomhed betydeligt, udvide menuen med elementer forskere kan se.

"Der vil være en reel stigning i rækkevidden af ​​NMR i det periodiske system, "sagde Tim Cross, der overvåger NMR -forskning på MagLabs FSU -hovedkvarter. "Så vi kommer til at kunne se på mange flere elementer, end vi egentlig har kunnet tidligere."

Zink, kobber, aluminium, nikkel og gadolinium - alt af interesse for batteri og andre materialeforskninger - vil nu kunne observeres ved hjælp af SCH. Men for de fleste biologer, den virkelige præmie vil være ilt.

"Ilt er hvor så meget biologisk kemi finder sted, "Cross sagde, "og indtil SCH, vi har bare ikke kunnet se på det. "

Den nye magnet vil også give forskere mulighed for at variere feltstyrken og skifte relativt let fra at undersøge et element i en prøve til et andet, som vil hjælpe dem med at indsamle flere og bedre data.