Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Hochdruck weltweit führend in der Magnetresonanz

03.07.2015

Physiker der Universität Leipzig haben einen Durchbruch bei der Kernspinresonanz (NMR) unter extremen Drücken erzielt. Den bisherigen Weltrekordwert, erzielt von Physikern der Harvard University (128.000 Atmosphären), konnten die Leipziger Forscher auf fast das Dreifache steigern. "Wir können jetzt Materialien mit den so wichtigen Methoden der Magnetresonanz bei Drücken bis über 300 Kilobar, also dem 300.000-fachen des normalen Luftdrucks analysieren", sagt der Leipziger Physik-Professor Jürgen Haase. "Unser Labor ist derzeit das führende NMR-Hochdrucklabor der Welt."

Erste Ergebnisse bei Drücken von bis zu 200.000 Atmosphären haben die Leipziger Physiker aktuell in der Fachzeitschrift "Journal of Magnetic Resonance" veröffentlicht. Zwischenzeitlich ist es dem Doktoranden Thomas Meier aus der Gruppe um Professor Haase gelungen, den Druck um weitere 150 Prozent zu erhöhen und erste NMR-Spektren aufzunehmen.


Das Herzstück für die Hochdruckzelle: der Stempel. Unter einem kleinen Stück Metall befindet sich ein Diamantstempel. Der Druck wird mithilfe des entgegengesetzten Diamanten (der sic

Foto: Universität Leipzig/Christian Hüller


Arbeiten mit Hochdruck: Thomas Meier hält eine Druckzelle unter einer Hydraulikpresse fest und belädt sie.

Foto: Universität Leipzig/Christian Hüller

Unter solch hohen Drücken verhalten sich scheinbar gut bekannte Materialien oft ganz anders als gedacht. "Nicht leitfähige Systeme werden zu Metallen, Metalle werden zu Isolatoren, viele Substanzen werden sogar supraleitend", berichtet Haase. "Auch für das Verständnis des Inneren unserer Erde sind entsprechende Untersuchungen hilfreich, weil hier ähnliche Drücke herrschen, die eben auch Festkörper stark beeinflussen."

Weltweit gebe es eine Reihe von Hochdruck-Zentren, darunter führende deutsche Labors in Bayreuth und Mainz, die Materie unter hohen Drücken untersuchen. "Allerdings ist die Zahl der Untersuchungsmethoden unter solch extremen Bedingungen stark eingeschränkt, und die Kernspinresonanz galt über viele Jahrzehnte hinweg als extrem schwierig bis unmöglich", sagte Haase.

Auf Grund des riesigen Potenzials der Kernspinresonanz haben dennoch Forscher-Gruppen vor allem in den USA immer wieder NMR-Experimente unter hohen Drücken vorgenommen.

Basierend auf einer Zusammenarbeit mit dem Cavendish Laboratory der University of Cambridge in England in 2009 offenbarten sich den NMR-Physikern in Leipzig neue Wege, NMR unter hohen Drücken zu realisieren. Darauf folgende mehrjährige Entwicklungsarbeiten in der Leipziger Physik und ihrer Werkstatt haben sich nun ausgezahlt.

"Wir haben ein neues Fenster mit Einblick in die moderne Festkörperphysik öffnen können", sagt Thomas Meier, der die Entwicklungen maßgeblich voran brachte. "Das wird die Hochdruck-Physik revolutionieren, weil die NMR einzigartige Informationen über chemische und elektronische Strukturen liefert. Jetzt können wir zum Beispiel sehen, wenn Materialien plötzlich leitend oder supraleitend werden."

Fachpublikation im Journal of Magnetic Resonance:
High-sensitivity NMR beyond 200,000 atmospheres of pressure
doi: 10.1016/j.jmr.2015.05.007

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Jürgen Haase
Fakultät für Physik und Geowissenschaften
Telefon: +49 341 97-32601
E-Mail: j.haase@physik.uni-leipzig.de

Thomas Meier
Fakultät für Physik und Geowissenschaften
Telefon: +49 341 97-32609
E-Mail: thomas.meier@physik.uni-leipzig.de

Weitere Informationen:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780715001159

Carsten Heckmann | Universität Leipzig

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife
02.12.2016 | Universität Potsdam

nachricht Quantenreibung: Jenseits der Näherung des lokalen Gleichgewichts
01.12.2016 | Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie