Des chercheurs de l’Universitat Autònoma de Barcelona et de l’Université de technologie Chalmers décrivent, dans une étude publiée le 9 octobre dans Science Advances, une méthode passive d’« omniconversion magnétique » qu’ils présentent comme capable de transformer un champ magnétique existant en un autre champ avec une précision mathématiquement exacte.
L’article, intitulé « Magnetic omniconversion: Source-independent molding of magnetostatic fields », a été mis en ligne sur arXiv en mars avant la publication. Les auteurs y décrivent une approche passive qui combine des matériaux ferromagnétiques, qui attirent les champs magnétiques, et des matériaux supraconducteurs, qui les repoussent. Leur géométrie est calculée pour que, dans une région sans source, le champ prenne la forme voulue.
Combiner des matériaux plutôt que des bobines
Selon Chalmers, les ingénieurs doivent souvent concevoir des aimants spécialisés ou de grands systèmes de bobines pour obtenir un champ de forme précise, un procédé complexe et gourmand en ressources.
« C’est une méthode universelle qui lève les limites qui existaient jusqu’ici quant à la précision avec laquelle on peut transformer un champ magnétique existant en un autre », a déclaré Witlef Wieczorek, professeur de technologie quantique à Chalmers et coauteur de l’étude.
« En combinant des bobines, on peut approcher un champ magnétique souhaité avec une grande précision, mais avec l’omniconversion magnétique, le champ généré est mathématiquement exact », a ajouté Fabian Resare, doctorant à Chalmers et coauteur de l’étude.
Un prototype refroidi sous 1 kelvin
Pour tester leur idée, l’équipe a fabriqué un prototype à partir d’un tube en aluminium supraconducteur et de pièces en fonte. Le dispositif a été conçu pour transformer le champ irrégulier produit par une simple bobine en un champ presque parfaitement uniforme. Refroidi à moins de 1 kelvin, juste au-dessus du zéro absolu, il a produit un champ magnétique dont les mesures concordaient étroitement avec les calculs des chercheurs.
La première démonstration a nécessité des températures cryogéniques, car les éléments supraconducteurs ne fonctionnent qu’à ces températures très basses. L’équipe a déposé une demande de brevet. Le projet a notamment été financé par Horizon Europe, le Conseil européen de la recherche et la Fondation Knut et Alice Wallenberg.
Les auteurs écrivent que leur approche ouvre de nouvelles perspectives dans le blindage magnétique, l’acheminement de champs vers des cibles précises et l’imagerie avancée. « Nous espérons que notre approche de l’omniconversion magnétique contribuera au développement d’instruments avancés pour les technologies quantiques et d’autres domaines, où un contrôle spatial précis des champs magnétiques est essentiel », a déclaré Witlef Wieczorek.
Article : « Magnetic omniconversion: Source-independent molding of magnetostatic fields » – DOI : 10.1126/sciadv.aeh5747
Source : Chalmers U.
