20世纪90年代初，美国国家磁体实验室(National MagLab)的科爱游戏提现客服学家们开始了一项探索，将两种截然不同的磁体连接成一台创纪录的仪器，从而实现新的物理学和前沿生物学研究。
最初，他们的提议看起来像半人马一样神秘。
这是因为磁铁的形状、大小和技术各不相同，这取决于它们的科学应用。物理学家想要强大的高磁场磁铁在他们研究的材料中产生奇怪的原子级现象。他们不太关心场强在实验过程中是否有波动，通常使用电阻的磁铁．
另一方面，生物学家进行实验使用核磁共振(NMR)，这需要异常稳定的磁场，偏差小于百万分之一特斯拉。(特斯拉，或T，是磁场强度的单位;例如，一个典型的MRI磁体的磁场为2或3特斯拉)。生物学家通常使用由特殊超导体制成的磁铁，这种超导体不像它们的电阻表亲那样强，但会产生更均匀的磁场。
该计划是设计和制造一种全新的磁铁，称为串联连接混合动力(SCH)，它将耦合一个超导磁体用电阻磁体串联起来，创造出世界上最强的核磁共振机器，它也可以用作凝聚态物理最强的磁体之一。这将是一个巨大的挑战，因为这两种磁铁是用不同的材料制成的，需要完全不同的基础设施。这就像让海牛和猎豹杂交来赢得游泳比赛一样。
这个想法听起来很有趣，理论上甚至很有希望。但是他们的计划可行吗?或者他们最终会得到某种弗兰肯磁铁——一种非常有趣、新颖、昂贵，但最终毫无用处的磁铁杂种?
“最初对磁铁的潜在成功有很多悲观情绪，”Joana Paulino回忆道，她是一位参与磁铁项目核磁共振方面的生物物理学家。“科学家们最初对它是否有效的估计非常保守。”
加入军队
安装在SCH顶部的低温恒温器(左)和低温阀门和SCH外磁体的供应线路(背景)。
图片来源:Stephen Bilenky
这并不是MagLab第一次尝试制造混合磁体。事实上,世界上最强的连续磁场磁铁它是一款混合动力汽车，拥有45特斯拉的功率。但是对于生物实验来说，45-T还不够稳定。SCH需要产生36特斯拉而且拥有极其稳定的磁场，这将使它成为一种独特的、打破世界纪录的仪器。
但它能建成吗?
磁铁工程师们通过计算数字来确定该计划在纸上是否合理。他们的计算成功了，表明SCH磁铁是从理论上讲简单。
核磁共振小组的物理学家William Brey解释说，SCH在技术上甚至可能是一种比45-T更可靠的混合动力车，因为它的串联电路比45-T上使用的并联电路更直接。当磁铁由于电力激增或停电而不得不迅速关闭时，这就派上了用场。
Brey说:“串联混合设计在磁铁的所有部分都有相同的电流，所以每次都以相同的可预测的方式关闭。”
在工程师们的批准下，磁铁科学家们开始了他们的计划。然而，制造SCH磁体不仅仅意味着要结合设备。来自两个磁铁学科的团队也必须联合起来。
委员会成员核磁共振集团他们的工作主要是研究超导磁体直流现场设备他负责MagLab的高功率电阻磁铁。保利诺很快发现，这种合作关系不是磁铁天堂里的匹配;这两支球队甚至连语言都不一样。虽然她和她的队友熟悉自我维持的超导磁体(在初始充电后)需要零功率才能运行，但来自直流现场设施的工作人员习惯于通过他们的磁体泵出超过650万千瓦时的电力每一个月。
Brey解释说，直流磁场设备的耗电磁体会产生“噪音”——电流的不规则波动会使敏感的核磁共振实验数据变得模糊。这使得磁场的均匀性比超导磁体的磁场低了6个数量级。两支团队最初的对话充斥着行话和挫折。
研究SCH的磁体科学家伊恩·迪克森(Iain Dixon)解释说:“我们试图把运行起来像巨无霸卡车的东西转化为法拉利。”
值得庆幸的是，Paulino、Brey、Dixon和其他团队成员在同一个屋檐下工作，这使得保持沟通畅通变得容易。来自NMR小组的代表开始参加DC现场设施的每周会议，在那里他们都可以表达期望，提出担忧，并掌握彼此的磁铁术语。
舒适区之外
磁体操作员和工程师在第一次系统测试。
图片来源:Stephen Bilenky
随着时间的推移，他们发现他们团队的跨学科专家能够预测障碍并主动避免问题——即使这意味着推迟整个项目。在设计超导超导部分时，研究小组成员磁铁科学与技术集团注意到，其他使用铌锡作为超导线圈主要成分的磁铁实验室在使用相对较少后出现了退化的迹象。为了不危及最终产品的质量，该团队在开发新的导电技术时暂停了施工。MagLab的研究人员随后与包括柏林亥姆霍兹中心(HZB)在内的新的国际合作伙伴合作，设计和测试原型。爱游戏提现客服
“我们不能仅仅依靠我们自己的小世界，”迪克森解释说。“我们在这个项目上得到了德国、瑞士、意大利和世界各地人们的帮助。你必须走出自己的界限和舒适区，寻求帮助来完成这种类型的项目。”
最终的结果是:磁铁部件可以更好地经受时间的考验。HZB的科学家甚至有了自己的SCH磁铁他们用它来研究中子科学。
这两年的绕道给了NMR科学家们额外的时间来开发定制探针-高科技武器，帮助研究人员将他们的样本放入磁铁-需要使用SCH进行核磁共振研究。但设计与当时还不存在的磁铁兼容的探测器本身就是一个挑战。
迪克森解释说:“周围没有其他像它这样的磁铁，所以你不能去买探针。”
核磁共振科学家还与宾夕法尼亚州立大学电气工程副教授Jeffery Schiano合作，开发特殊仪器来抵消SCH预期的不稳定场。虽然SCH并不存在，但斯基亚诺和他的研究生们参观了MagLab，在其他磁铁上测试他们的想法。
值得等待
布朗大学物理学助理教授李佳正在进行一项关于石墨烯的实验，石墨烯是一种独特的二维材料。
图片来源:Stephen Bilenky
创建SCH花费了超过120,000个小时，正如他们所说，好事总是发生在那些等待的人身上。多年的跨学科合作，夹杂着挫折和挫折，推动了磁铁开发人员的能力(和耐心)。但现在它对核磁共振和材料研究产生了深远的影响。
“当磁铁真的出现在磁场中时，科学界有了一个真的一个很好的项目清单——现实的项目——准备好了，”Brey解释道。该磁铁于2018年1月开放研究。
SCH磁铁现在为研究人员提供了独特的机会。在36特斯拉，它拥有破纪录的磁场同质性，同时比同类磁铁更具成本和节能。它现在也是世界上用于核磁共振的最强磁铁，并且已经为生物学、化学和材料科学的新发现打开了大门。SCH的高稳定场提供了超高的数据分辨率，使研究人员能够观察到比以往更多的元素(包括氧)和复杂蛋白质等分子结构。他们甚至计划在未来几年对该仪器进行配置，使其可以用作超强大的核磁共振成像仪。
这一壮举不仅推动了磁体的发展和科学理解，而且也影响了研究磁体的人。
保利诺说:“我可以看到我的沟通能力提高了很多。”保利诺后来成为加州大学旧金山分校的博士后。“我现在可以将信息，以及信息的不同方面，与不同的人联系起来。”
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艾比·英格曼著
