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» » RAMBO: un pequeño pero poderoso imán

Referencia: KurzweilAI.net , 8 de enero 2014

RAMBO (Rice Advanced Magnet with Broadband Optics) Un generador de mesa de impulsos magnéticos que hace el trabajo de una máquina de gran tamaño, se ha desarrollado en la Universidad Rice.

El dispositivo permitirá a los investigadores que visitan la universidad llevar a cabo experimentos sobre materiales basados ​​en la espectroscopia de los campos magnéticos pulsantes de hasta 30 tesla. (El típico sistema de imágenes por resonancia magnética de alta resolución utilizada en los hospitales es de 0,5 a 3,0 tesla de potencia).

En el laboratorio de Rice, el físico Junichiro Kono ha creado RAMBO en colaboración con Hiroyuki Nojiri en el Instituto de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku, en Sendai, Japón.

Aparte de su tamaño y potente rendimiento, RAMBO tiene ventanas que permiten a los investigadores enviar directamente un rayo láser de muestra y recogida de datos a corta distancia, en lugar de usar la fibra óptica.

"RAMBO finalmente nos da la capacidad de combinar campos magnéticos ultra fuertes y muy cortos e intensos pulsos ópticos, es una combinación de dos condiciones extremas", señaló Kono.

¿Cómo funciona?

RAMBO ha sido posible, dijo Kono, al desarrollo de Nojiri de un pequeño y ligero imán mini-bobina. Un poco más grande que un carrete de hilo, el imán permite a los investigadores de Rice llevar a cabo muchos experimentos en el campus de los que se hacen en el National High Magnetic Field Laboratory en la Universidad Estatal de la Florida, o en el Laboratorio Nacional de Los Alamos.

La Univ. de Florida ha producido campos magnéticos continuos de 45 tesla, Los Alamos ha producido más de 100 pulsos tesla.

"Yo diría que hemos sido capaces de hacer aquí el 80 por ciento de los experimentos que solían hacerse en otros lugares", dijo Kono. "Y eso no es todo. Hay cosas que sólo nosotros podemos hacer aquí. Este es un sistema único que no existe en ninguna otra parte del mundo.

"Tanto los campos magnéticos altos como la espectroscopía ultrarrápida existen desde hace muchos años; pero esta es la primera vez que se combinan ambos", añadió.

El grupo de Kono construyó el sistema para analizar muestras muy pequeñas o microscópicas. La placa de muestra se asienta en un largo cilindro de zafiro que pasa a través del contenedor de la bobina y sobresale a través de un extremo del imán, para colocarlo directamente en el centro del campo magnético.

El cilindro proporciona una ventana directa al experimento; un puerto en el otro lado del recipiente mira directamente la muestra de abajo. La bobina está bañada en nitrógeno líquido para mantenerla fresca, en torno a unos 80 grados Kelvin (-193º C). La temperatura de la muestra es controlada independientemente en unos 10 K a temperatura ambiente, mediante el ajuste de un flujo de helio líquido al cilindro de zafiro.

Los investigadores pueden entonces recoger en tiempo real datos de alta resolución, en un sistema acoplado de altos campos magnéticos y bajas temperaturas, con acceso óptico directo al núcleo del imán, explicó Kono. La unidad también puede realizar un nuevo experimento en un campo de 30 tesla cada 10 minutos (o menos para los campos de pico más pequeños), en lugar de esperar horas, como a menudo se requiere en los generadores de campos de los grandes laboratorios, para que puedan refrescarse después de cada experimento.

El grupo de Kono está utilizando RAMBO en estudios de superfluorescencia impactando materiales con pulsos láser de femtosegundos a fin de desencadenar efectos cuánticos. Esto permite que el pulso láser, el impulso del campo magnético y el espectrómetro trabajen en sincronía.

El equipo ya ha colaborado con Jean Léotin, co- autor del artículo y profesor en el Laboratorio Nacional de Campos Magnéticos Intensos en Toulouse, Francia, para llevar a cabo uno de los primeros experimentos de espectroscopia de terahercios en altos campos magnéticos.

Han apoyado esta investigación: The National Science Foundation, el Department of Energy y la Robert A. Welch Foundation.


- Imagen: La bobina desarrollada por Hiroyuki Nojiri de la Universidad de Tohoku, en Japón, ofrece un campo de pulsos de hasta 30 tesla y permite la recogida de datos de rangos cercanos. Crédito: Jeff Fitlow/Rice University.
- Diagrama esquemático demostrando los criostatos acoplados y los diversos componentes del sistema de imanes RAMBO. Crédito, G. Timothy Noe II et al./Review of Scientific Instruments.
- Fuente: Univ. Rice, RAMBO a small but powerful magnet.- Publicación: G. Timothy Noe II et al., A table-top, repetitive pulsed magnet for nonlinear and ultrafast spectroscopy in high magnetic fields up to 30 T, Review of Scientific Instruments, 2013, DOI: 10.1063/1.4850675 .
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