Wenn Radiowellen einzelne Atomkerne eines Moleküls in einem starken Magnetfeld zum Wackeln bringen, kann daraus die exakte Zusammensetzung dieses Moleküls bestimmt werden. Dieser Effekt bildet die Grundlage für die Kernresonanz-Spektroskopie (NMR), eines der wichtigsten Analyse-Werkzeuge für die Chemiker. Wissenschaftler des “Lawrence Berkeley National Laboratory” haben nun eine Methode entwickelt, mit der NMR-Spektroskopie nicht nur im Labor, sondern auch mobil eingesetzt werden kann.
“NMR ist so nützlich, weil es von beliebigen Proben eine Art eindeutigen Fingerabdruck erstellt”, sagt Carlos Meriles. Da bisher jedoch ein extrem stabiles, gleichmäßiges und starkes Magnetfeld für die Aufnahme der magnetischen Momente von Atomkernen wichtig ist, konnten Proben bisher nur im Labor ? in situ ? untersucht werden. Bisherige Versuche, NMR-Spektroskopie auch mobil ?ex situ – in Bohrlöchern oder sonst schwer zugänglichen Proben anzuwenden, schlugen wegen der zu geringen Auflösung in einem schwächeren und ungleichförmigen Magnetfeld fehl. Doch da in diesen bisher unbrauchbaren Spektren die gewünschte Information, der kern-magnetische Fingerabdruck eines Moleküls, steckt, versuchten die Forscher, diese Information wieder sichtbar zu machen.
Dazu nutzten sie nach der Anregung der Atomkerne mit der ersten Radiowellen zwei weitere genau abgestimmte Radiosignale. Mit diesem Vorgehen konnten die Forscher den NMR-Fingerabdruck wieder sichtbar machen. Erste Testläufe an der Substanz Trans-2-Pentenal verliefen erfolgreich, obwohl die Qualität der Spektren noch nicht an die Laborergebnisse heranreichte. “Wir haben gezeigt, das hochauflösende NMR-Spektren auch mit einem stark inhomogenen magnetischen Feld aufgenommen werden können”, so Meriles. Weitere Entwicklungen von stärkeren und homogeneren mobilen Magneten kombiniert mit dem geschickten Einsatz von Radiowellen, könnten NMR-Spektroskopie für ein äußerst wichtiges Werkzeug für Umweltuntersuchungen oder Bohrlochanalysen direkt vor Ort werden lassen.
Jan Oliver Löfken
