国立強磁場研究所（The National High Magnetic Field Laboratory (National MagLab)）には、記録的な32T（テスラ）超伝導マグネット（SCM-32T）が設置されていますが、今年、Tallahasseeのフロリダ州立大学本部の新施設で、強磁場ユーザーに開放されました。

Dr.John Burgoyneが責任者を務めるナノサイエンスのカスタム装置開発部門は、Natonal MagLabと協力して、世界最大かつ最高出力の32Tの開発に重要な役割を果たしました。彼は、このマグネットの製造に関わることの意味、プロジェクトの成功、課題、そして材料発見の未来のために何が待ち受けているのかを語ります。

"National MagLabとの連携が、今回の成果につながったと思います。私たちは2011年からこのプロジェクトで提携しましたが、その間にプロジェクトの複雑さをよく理解し、幅広いチームと協力してきました"と述べています。

オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのプロジェクトへの関わりは？

このマグネットの開発には、オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのチームが重要な役割を果たしました。National MagLabのチームと密接に協力しながら、マグネット用の15T低温超伝導（LTS）アウトサートを設計・製作し、マグラボの17T高温超伝導（HTS）インサートと組み合わせることで、研究に必要な安定した均質な高磁場環境を実現しました。

32Tは、世界中の科学者に他に類を見ない実験環境を提供し、新たな物理現象を探求する一助となる役割を果たせたことを誇りに思います。このマグネットは、超電導マグネットの開発において大きな前進となりました。

超電導マグネットのプロジェクトに加えて、私たちはMagLabに実験用インサートとして特別なKelvinox®TLM希釈冷凍機を供給し、32Tの磁場の中で15mKまでの試料温度環境を実現できるようにしました。このような、全く神秘的で「blue-sky research（好奇心駆動型の研究）」によって携帯電話のチップなど私たちの身の回りにある製品の開発は過去同様にして始まったのです。
オックスフォード・インストゥルメンツが持つ、超伝導マグネットと超低温システムに関する2つの専門性によってMagLabに新規システムとして提供されました。

このプロジェクトが成功した鍵は何だと思いますか？

National MagLabとの緊密な連携が、今回の成果を生み出す鍵となりました。私たちは2011年からこのプロジェクトで提携しましたが、その間にプロジェクトの複雑さをよく理解し、幅広いチームと協力してきました。私たちは、状況に応じた適切な対応を取り、継続的でオープンな素晴らしい技術的関係を維持し、Teamとして物事をやり遂げるための献身、ビジョン、野心が、このような大規模なプロジェクトの原動力となりました。

このプロジェクトでは、どのような課題がありましたか？

私たちにとって最も重要なことは、お客様が期待する技術を提供することです。最初のすり合わせや設計から最終的な設置までの4年間、マグネットプロジェクトに直接携わってきましたが、このプロジェクトには独自の課題がありました。私たちは、仕様を満たすだけでなく、信頼性と再現性を備えたシステムを作ることを目指しました。MagLabがHTSインサートを完成させる間、マグネットは複数のクエンチサイクルを経ることになりますが、私たちはまさにそれを実現したのです。

その後の特殊なKelvinoxTLM希釈冷凍機は、それまでに築いたすべての協力関係を基に、2021年初頭にお客様サイトにて要求試験を満たしました。

というのも、32Tのマグネットはボア径が34mmと比較的小さいため、ユーザーが利用できる最大の試料スペースに余裕がなかったのです。先に述べたように、このプロジェクトの成功には共同作業が欠かせません。今回は、ラボ内の制御システムのレイアウトに関する実用的な詳細から、このような高磁場で狭いスペースで作業するために考慮しなければならない詳細な設計面まで、幅広く対応しました。両チームの経験の深さがものを言いました。

また、MagLab社の現場では、32TのマグネットシステムにKelvinoxTLMを設置し、正確なアライメントを維持するために多くの作業が必要でした。COVID-19のために2020年から2021年の間、研究所が閉鎖され、人々は隔離されたり、遠隔地で作業をしたりしていました。つまり、関係者全員の安全を確保するために、施設や政府のガイドラインに沿って、利用可能な機会を利用して作業を行う必要がありました。

この新施設は、将来的にどのような意味を持つのでしょうか？

これは、この固体物理学と材料科学の分野をさらに開拓することを意味します。既存の常電動型のマグネットでこのような高磁場を実現するためには、冷却のために何千ガロンもの水と何MWhもの電力を必要としますが、それに比べれば、このマグネットははるかに運転が容易で、コンパクトで使いやすいものです。物理学の新しい発見は、このような装置がなければ実現しません。MagLabのミッションの特徴は、装置の使用は科学的なメリットに基づいて行われるため、直接料金がかからないことであり、32Tのような設備は誰にでも開かれています。このマグネットを使った将来の研究に期待しています。

32テスラ超伝導マグネットの詳細については、国立強磁場研究所のウェブサイトをご覧ください。

Dr. John Burgoyne