Supravodivý magnet velikosti malého lívance udělá 42 tesla

Výkonné magnety jsou obvykle masivní nebo přinejmenším velké. Tým švýcarského ETH Zürich magnet, který generuje magnetické pole s indukcí 42 tesla a přitom se klidně vejde do dlaně. Klíčovou roli v této technologii hraje páska ze supravodivého materiálu REBCO. Takové magnety půjdou na dračku.

Jeden z magnetů z dílny Alexandra Barnese. Kredit: Gao et al. (2026), Science Advances.

Když je řeč o výkonných magnetech, které se používají v urychlovačích částic nebo třeba strojí na magnetickou rezonanci, lidé si obvykle představí masivní, hučící stroje, někdy velké jako celé budovy. Ve skutečnosti ale právě probíhá překotný vývoj magnetů a jedním z jeho projevů je zmenšování.

Dva typy extra silného magnetu do dlaně. Kredit: Gao et al. (2026), Science Advances.

Odborníci švýcarského ETH Zürich nedávno dosáhli významného průlomu a vyrobili magnety, které jsou velké asi jako malé lívance – a jejich výkon přitom snese srovnání s nejsilnějšími magnety na Zemi.

Alexander Barnes a jeho kolegové postavili dva typy magnetů, které vytvářejí magnetické pole o indukci 38 respektive 42 tesla. Přitom mají průměr jen 63 milimetrů. Pro představu, rekordní magnet s trvalým magnetickým polem, který mají v laboratořích National High Magnetic Field Laboratory na Floridě, vytváří pole s indukcí 45,5 tesla, k čemuž potřebuje 20 megawattů.

Alexander Barnes. Kredit: A. Barnes.

Když někdo generuje magnetické s indukcí kolem 42 tesla, obvykle k tomu potřebuje velké rezistivní magnety, které spolykají ohromnou spoustu elektrické energie, a také složité chladící systémy. Barnes a spol. natlačili ohromnou indukci magnetického pole do velmi malého prostoru díky pásce vyrobené z vysokoteplotních supravodičů. Nefungují sice při pokojové teplotě, ale přece jenom jsou o něco méně náročné na extrémně nízké teploty.

Logo. Kredit: ETH Zürich.

Klíčovou roli v nové technologii hraje materiál REBCO (rare earth barium copper oxide), který v podobě pásky navinuli a diskovité cívky, kterým se shodou okolností říká lívance (pancake). Design magnetu švýcarského týmu využívá podstatně méně pásky než jiné podobné magnety.

Propojení různých částí magnetu obvykle vytvářejí odpadní teplo. Navinutím pásky do jedné souvislé smyčky zajistilo podstatně úspornější provoz. Páska nemá mezi závity žádnou izolaci, takže cívky mohly být uspořádány mnohem těsněji. Zmenšení výkonných magnetů by mohlo vést k mnoha zajímavým aplikacím.

Video: Alexander Barnes – Spinning Spheres and Chirped Microwave Pulses for DNP and In-cell NMR

Literatura

Phys.org 12. 3. 2026.

Science Advances online 11. 3. 2026.

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 14.03.2026

Tisk článku

Související články:

Magnetičtí mágové z MagLabu vytvořili nejsilnější magnetické pole světa Autor: Stanislav Mihulka (14.06.2019)
V Číně vytvořili nejsilnější trvalé magnetické pole na světě Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2022)
V Číně spustili nejsilnější rezistivní magnet na světě Autor: Stanislav Mihulka (27.09.2024)
Nové silné magnety využívají běžné chemické prvky, nikoliv vzácné zeminy Autor: Stanislav Mihulka (25.01.2026)

Diskuze:

Pár faktů

F M,2026-03-20 12:34:21

Zdroj ten druhý odkaz pod článkem: Science Advances online 11. 3. 2026. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz5826

Článek se dá číst ani není nijak extrémně dlouhý.
Zkoušeli to na tom NMR, obecně by to mělo umožňovat zobrazovat některé další prvky, vyšší detail zobrazeni a tak, napadá mě třeba materiálové inženýrství, biologický výzkum, archeologie, možná kontroly některých hodnotných problematických dílů a tak. Otázka je cena a limity, komerční využití stroje, přístroje může být velké.
Takto je myšlen, ty magnety, na milimetrové a pár centimetrů velké objekty uvnitř.
REBCO - Rare Earth Barium Copper Oxide, ale jsou různé verze tak nevím které z těch opravdu vzácných kovů se zde používáv jakých poměrech.

"Nakonec jsme provedli in situ NMR experimenty při teplotách 4,2 K až 20 T pro kalibraci Hallova senzoru." Asi by to mělo fungovat i v tom dusíku, ale to by byla jiná čísla (ta supravodivost není nikdy dokonalá a to se s podmínkami mění.
"Ačkoli validace pole založená na NMR zatím není k dispozici, kombinovaná kalibrace a lineární odezva v celém provozním rozsahu podporuje spolehlivost zde uvedených hodnot pole."

"Dosažené silné magnetické pole se připisuje vysoké schopnosti REBCO (vést proud a extrémně malému průměru otvoru magnetu 3,1 mm. Tyto magnety dosáhly proudové hustoty 2257 a 1880 Am² při špičkových proudech 1246 a 1038 A. Navzdory mnohem vyšší proudové hustotě spotřebovávají několik tisíckrát méně energie a vyžadují objem cívky více než 1000krát menší než hybridní magnet s napětím 45,5 T ( 18 ). Pro dosažení bezespárového spojení mezi cívkami typu „palačinka“ při průměru vinutí 3,5mm" jsou extrémně tenké tak proto ty stovky. Mělo by to být pájené kvůli pevnosti (o hodně vyšší odpor pájky v kombinaci s tou supravodivostí, předpokládám).

Na jejich hlavní přínos vypadá vyvinutí metody navíjení, tedy konkrétněji spojování těch menších průměrů.
Je tam tabulka s parametry a rozměry té pásky, vezmu jen něco málo: délka šířka hloubka 137 a 269 m (obě verze, v ostatním se liší i málo); 12 mm; 43 μm. Na substrátu v mikrometrech +řád. Cívka průměr cca 62/63mm. Závity cca 650x.
Zapéká se to, cívka, lanka,různé vrstvy mědi 1h při 170C mňam.

Ty cívky startují/nabíjí se 10+ a 100+h (ta složitější) a není to jednoduchý proces, je třeba to kontrolovat a řídit. Chytl jsem jeden mechanismus, lokální nerovnoměrnost a potřebu nechat ji "rozejít"/stabilizovat, protože by jinak došlo z toho místa k "zhášení", hádám přehřátí a ztráta supravodivosti už za relativně malého proudu, bylo tam něco o drobných vadách z výroby (ale to nebude jediný zdroj).
"Například pro měření 1H NMR spektra při 597,463 MHz (což odpovídá 14,0325 T) byl HTS magnet nejprve nabit na ~13 T. Po několikahodinové stabilizaci magnetického pole byla NMR cívka přesunuta do středu magnetu a proud byl postupně zvyšován, zatímco spektra byla průběžně zaznamenávána, dokud se neobjevil signál NMR" jinde v jiném kontextu, ověřeno bylo pomocí senzorů jen 33T, zbytek byl dopočítán.

Přenositelnost na fúzi se spíše nekoná (co se týká této práce), přímo v práci jsem ji neviděl ani zmíněnou. Zde se jde spíše cestou intenzity pole na úkor homogenity (udávají autoři, podstatné zhorseni) a z pohledu fúze i velikosti, tedy jde se opačným směrem. Fúzi těch pár Tesla vzhledem k objemu nepomůže, na nějaký mikrofúzní reaktor je to jako nic a reálný reaktor by tu cívku potřeboval tak velkou, že zřejmě není reálné vyrobit ani o řád+ menší (tímto způsobem, 40T). V reálu se na tom samozřejmě jinou cestou pracuje.