Après une décennie de planification, conception et construction, le laboratoire national de champ magnétique élevé de l'université d'État de Floride possède désormais l'aimant le plus puissant au monde pour la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), une technique puissante utilisée pour étudier les structures moléculaires des protéines et des matériaux.

La merveille d'ingénierie de 33 tonnes, appelé aimant hybride connecté en série (SCH), a battu avec succès le record cette semaine lors d'une série de tests menés par les ingénieurs et scientifiques de MagLab.

L'instrument a atteint son plein champ de 36 teslas mardi après-midi. Tesla est une unité d'intensité de champ magnétique. Par exemple, un aimant de réfrigérateur puissant est de 0,01 tesla, et une machine d'IRM typique est de 1,5 à 3 tesla.

Les bustes jalons ouvrent une porte à la découverte, rendre les champs magnétiques les plus élevés disponibles non seulement pour les physiciens mais, pour la première fois, aussi aux biologistes et aux chimistes. C'était l'aboutissement de 10 ans, plus de 120, 000 heures-personnes et 18,7 millions de dollars de la National Science Foundation et de l'État de Floride.

"Cette réalisation reflète une énorme quantité de développement technologique, " a déclaré Mark Bird, directeur de la science et de la technologie des aimants. Bird, qui a supervisé 20 projets d'aimants uniques au laboratoire, appelé le SCH "l'un des aimants les plus compliqués jamais construits au MagLab, un témoignage d'une grande équipe travaillant avec une grande détermination."

Ce qui rend le SCH unique, c'est qu'il peut créer un champ magnétique très élevé qui est également de très haute qualité. Pour les aimants, la qualité signifie un champ qui reste constant à la fois pendant le temps qu'il faut pour exécuter une expérience et l'espace dans lequel l'expérience se déroule dans l'aimant. Contrairement à la plupart des recherches en physique effectuées sur les aimants, La RMN nécessite des champs très stables et homogènes.

A 36 teslas, le SCH est plus de 40 pour cent plus puissant que le précédent aimant RMN record du monde (l'aimant Keck de MagLab) et plus de 50 pour cent plus puissant que l'aimant RMN haute résolution à champ le plus élevé, un système 23,5 teslas à Lyon, La France.

En RMN, les scientifiques utilisent des aimants et des ondes radio pour localiser un élément spécifique (généralement de l'hydrogène) dans des protéines et d'autres échantillons, ce qui les aide à comprendre ces structures complexes. Une technique puissante dans la recherche en santé, les scientifiques l'utilisent, par exemple, pour identifier la vulnérabilité d'un virus aux médicaments.

Les aimants RMN existants se limitent à localiser une poignée d'éléments, notamment l'hydrogène, carbone et azote. Le champ de 36 teslas du SCH pourrait révolutionner la RMN car il augmente considérablement la sensibilité de l'instrument, en élargissant le menu des éléments que les scientifiques peuvent voir.

"Il va y avoir une réelle augmentation de la portée de la RMN dans le tableau périodique, " a déclaré Tim Cross, qui supervise la recherche RMN au siège FSU du MagLab. "Nous allons donc pouvoir examiner beaucoup plus d'éléments que nous n'avons vraiment pu le faire par le passé."

Zinc, le cuivre, aluminium, le nickel et le gadolinium, tous d'intérêt pour la recherche sur les batteries et autres matériaux, seront désormais observables à l'aide du SCH. Mais pour la plupart des biologistes, le vrai prix sera l'oxygène.

"L'oxygène est l'endroit où tant de chimie biologique a lieu, " Croix a dit, "et jusqu'au SCH, nous n'avons tout simplement pas été en mesure de le regarder."

Le nouvel aimant permettra également aux chercheurs de faire varier l'intensité du champ et de passer relativement facilement de l'examen d'un élément d'un échantillon à un autre, ce qui les aidera à collecter des données plus nombreuses et de meilleure qualité.