Forschung

 

Die Kernmagnetische Resonanz, kurz NMR oder MR, ist ein physikalisches Phänomen mit einer ganzen Reihe von Anwendungen in der Wissenschaft, der Verfahrenstechnik, der Medizin und der Kunst. Bei dieser Untersuchungsmethode werden in einer Probe die Atomkerne, meist der sehr häufig vorkommende 1H-Isotop oder auch der selten vorkommende 13C-Isotop durch elektromagnetische Radiofrequenz-Wellen angeregt nachdem sie durch ein Magnetfeld ausgerichtet worden sind. Die bekanntesten Anwendungen sind das Magnetic Resonance Imaging, kurz MRI, in der Medizin und die NMR Spektroskopie in der Chemie. Es gibt noch viele andere Anwendungen der NMR, wobei die Zahl der Anwendungen mit der Zeit durch die Verbesserung der Geräte und der Messmethoden immer weiter wächst. Dieser bemerkenswerte Zusammenhang gilt seit dem die ersten Messungen in kondensierter Materie im Jahr 1945 gemacht wurden.

Die Mitglieder des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie, kurz MC II, am Institut für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen tragen aktiv dazu bei diese Entwicklung weiter voran zu treiben. Der Arbeitskreis ist dabei darauf spezialisiert die NMR im Bereich der Polymeren und anderer Werkstoffe sowie der Untersuchung von chemischen Prozessen anzuwenden. Das Zentrum für Magnetische Resonanz, kurz MARC, am ITMC ist eines der wenigen Labore weltweit das für eine breite Palette an NMR Untersuchungen hervorragend ausgestattet ist. Die vorhandenen NMR Systeme bedienen sowohl die hochauflösende NMR Spektroskopie um Strukturen und Dynamiken der Moleküle in Lösungen und im Festkörper zu untersuchen. Die Systeme erlauben aber auch per MRI die Struktur von weichen Objekten als auch den Grad der Heterogenität eines chemischen Prozesses darzustellen. Schließich erlaubt die Low-Filed NMR die zerstörungsfreie Untersuchung und chemische Analyse am Ort des Interesses. Diese einmalige Equipment und die Expertise wird in einem großen Bereich der interdisziplinären Forschung in Projekten am ITMC selber, mit anderen Arbeitskreisen in der RWTH Aachen, in internationalen Projekten und nicht zuletzt auch in Zusammenarbeiten mit der Industrie angewendet und weiter entwickelt.

 

NMR Bildgebung, kurz MRI

MRI Beispiele ITMC Aachen

Die bildgebende Kernmagnetische Resonanz, NMR-Imaging oder auch MRI, beschäftigt sich mit der visuellen Wiedergabe von örtlich aufgelösten Materialeigenschaften. Die MRI hat den besonderen Vorteil, dass sie nicht-invasiv und nicht-destruktiv Einblicke auch in nicht-transparente Messobjekte gibt, und es ermöglicht, die Homogenität, Zusammensetzung, Dynamik sowie die zeitliche Änderung dieser Materialeigenschaften auch im Inneren des Messobjektes zu verfolgen.

 

Compact NMR

Compact NMR Hardware ITMC Aachen

Typischerweise sind Methoden der NMR in homogenen Magnetfeldern starker supraleitender Magnete umgesetzt. Allerdings sind solche großen und statischen Geräte für in-situ Untersuchungen von großen oder schwer erreichbaren Objekten ungeeignet und die Probengröße muss an die Größe von Standard-NMR-Probenköpfen angepasst werden. Die Compact NMR hingegen verwendet NMR-Messtechnik, die auf portablen Permanentmagneten basiert. Hierbei besteht die Herausforderung darin, die verringerte Stärke und Homogenität des erzeugten Magnetfeldes zu kompensieren, um die Empfindlichkeit und das Auflösungsvermögen zu maximieren. Ein besonderer Vorteil der mobilen NMR ist, dass die Geometrie der Permanentmagneten gezielt an die Position, Größe und Form des Messobjektes angepasst werden kann. Hieraus resultiert eine Vielfalt von spezialisierten mobilen NMR-Anwendungen, die in manchen Forschungsgebieten NMR-Pionierarbeit leisten und in einigen zur Standard-NMR-Methode etabliert sind.

 

Jahresberichte des Arbeitskreises

Gruppenfoto des Arbeitskreises ITMC Aachen

In den Jahesberichten des Arbeitskreises sind die bearbeiteten Themen ausführlicher beschrieben.

2016/2015 2014/2013 2012/2011
2010 2009 2008
2007 2006 2004
2003 2002 2001
2000 1999

1998