Nadprzewodzące magnesy są w stanie wytwarzać silne, stabilne pola magnetyczne bez potrzeby wkładania dużych ilości energii. To zjawisko można wykorzystać w wielu technologiach, a najbardziej oczywistą są urządzenia diagnostyczne do rezonansu magnetycznego (MRI), które pozwalają na uzyskanie wyraźnych obrazów 3D tkanek miękkich. To jednak nie wszystko, bo magnesy nadprzewodzące są ważne dla rozwoju branży transportowej, w tym pociągów maglev.
Czytaj też: Nadprzewodnik, jakiego świat jeszcze nie widział. Fizycy mają sposób, aby go kontrolować
Jednak obecne używane nadprzewodniki mają głównie postać dużych cewek wykonanych ze stopu niobu i cyny. Są sporych rozmiarów, co ogranicza ich zastosowanie, ale wkrótce może się to zmienić. Wykorzystując uczenie maszynowe naukowcy z King’s College London stworzyli tani i silny nadprzewodzący magnes na bazie żelaza, otwierając drzwi do komercjalizacji tej technologii. Szczegóły opisano w czasopiśmie NPG Asia Materials.
Wykorzystując sztuczną inteligencję, stworzyliśmy opłacalną i skalowalną alternatywę z wykorzystaniem żelaza, która jest o wiele łatwiejsza w obróbce i otwiera drzwi dla mniejszych i lżejszych urządzeń. Pierwsze nadprzewodniki na bazie żelaza zostały wyprodukowane ponad dziesięć lat temu, ale wytwarzane przez nie pola magnetyczne nie były wystarczająco silne ani stabilne, aby można je było powszechnie stosować. Dr Mark Ainslie z King’s Department of Engineering
Nowy magnes nadprzewodzący zapowiada nową diagnostykę medyczną
Korzystając z nowego systemu uczenia maszynowego o nazwie BOXVIA, naukowcy opracowali ramy, które mogą zoptymalizować tworzenie nadprzewodników w laboratorium szybciej niż dotychczas. BOXVIA wykrył wzorce, które poprawiają wydajność i precyzyjnie dostroił zmiany parametrów, aby stworzyć najbardziej optymalny projekt magnesu. W przeciwnym razie proces ten zająłby miesiące.
Czytaj też: Mamy jednak nadprzewodnik w temperaturze (prawie) pokojowej? Sensacyjne doniesienia z Chin
Naukowcy odkryli również, że nadprzewodzące magnesy opracowane przy użyciu tego systemu miały inną strukturę na poziomie mikroskopowym niż te wyprodukowane bez BOXVIA – z większymi kryształami na bazie żelaza w strukturze magnesu. To oznacza, że struktura próbek wyprodukowanych przez sztuczną inteligencję różniła się od wysokowydajnych próbek wytwarzanych przez ludzi.
Urządzenia MRI mają surowe wymagania dotyczące siły i stabilności pola magnetycznego wytwarzanego przez ich magnesy, aby zapewnić bezpieczeństwo pacjenta i jakość obrazu. Prototyp badaczy jest pierwszym nadprzewodnikiem na bazie żelaza, który spełnia te wymagania.
Teraz wyzwaniem dla uczonych jest połączenie tego, jak nigdy wcześniej nie widziana nanostruktura przyczynia się do lepszych właściwości nadprzewodzących magnesu. To z kolei może zrewolucjonizować diagnostykę medyczną, pozwalając na tworzenie urządzeń jeszcze do niedawna uważanych za “niemożliwe”.
