Materialeigenschaften und Prozessen auf der Spur

Unter dem Motto „Magnetic Resonance in Chemistry and Materials Research“ („Magnetische Resonanzspektroskopie in Chemie und Materialforschung“) versammeln sich im Hörsaalzentrum der TU Dresden rund 200 Wissenschaftler aus dem In- und Ausland.

Magnetische Resonanzspektroskopie (NMR, vom englischen Begriff nuclear magnetic resonance) ist eine unverzichtbare analytische Methode zur Strukturaufklärung in der chemischen Forschung und zur Qualitätssicherung in der pharmazeutischen Industrie. Weithin bekannt ist ihre Anwendung in der Medizin unter der Bezeichnung Magnetresonanztomographie.

In der Materialforschung und Prozessanalytik liefert NMR-Imaging Bilder aus dem Inneren komplizierter Objekte. So gelingt es beispielsweise, Bewegungen und Strömungen abzubilden. Alle Eigenschaften, die etwas über Struktur und Beweglichkeit aussagen, erzeugen Kontraste in den Bildern. So lassen sich beispielsweise nicht mischende Flüssigkeiten wie Öl und Wasser separat darstellen, und zusammen mit den Bewegungsabbildungen gelingen Einblicke bis in die molekularen Bereiche von Mischungsvorgängen, was für viele Verarbeitungsverfahren wichtig ist.

Auch zur Bestimmung der Eigenschaften von modernen Nanomaterialien liefert die Festkörper-NMR unverzichtbare Beiträge. Moderne quantenchemische Methoden erlauben die Simulation von NMR-Spektren vorgegebener Strukturen. Aus dem Vergleich der simulierten und gemessenen Spektren wird die Struktur ungeordneter Materialien mit atomarer Auflösung bestimmt.

Über 60 Jahre nach der Entdeckung der grundlegenden Effekte der Elektronenspinresonanz und der Kernspinresonanz ist die magnetische Resonanz ein dynamisches Gebiet mit immer neuen Entwicklungen und Methoden, die vielfältige neue Anwendungsfelder erschließen. Zum einen haben immer stärkere Magnetfelder, die durch supraleitende Magneten erzeugt werden, die spektrale Auflösung deutlich gesteigert und dadurch die Aufklärung der Strukturen und Funktionen von Proteinen ermöglicht – eine wichtige Grundlage für viele Forschungsprojekte in den Lebenswissenschaften und zu Materialentwicklungen für medizinische Anwendungen.

Parallel dazu gibt es Entwicklungen hin zu kleinen Magnetfeldern, die mobile Anwendungen erlauben und es ermöglichen, die magnetische Resonanz direkt in de Prozessanalytik einzusetzen. Die Kombination neuer Methoden erlaubt die Steigerung der Empfindlichkeit um mehrere Größenordnungen.

Die jährliche Tagung der GDCh-Fachgruppe Magnetische Resonanzspektroskopie bringt Fachleute aus Forschungsinstituten, Universitäten und Industrieunternehmen zusammen, die neue Methoden und Anwendungen diskutieren. Präsentiert werden in Dresden rund 60 Vorträge und 90 Poster. Am Vortag der Tagung werden die Grundlagen der Festkörper-NMR in einem Tutorial für Doktoranden und junge Wissenschaftler behandelt. Lokaler Ausrichter der Fachgruppentagung ist das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker gehört mit über 28.000 Mitgliedern zu den größten chemiewissenschaftlichen Gesellschaften weltweit. Sie hat 26 Fachgruppen und Sektionen, darunter die Fachgruppe Magnetische Resonanzspektroskopie, gegründet 1978. Die rund 450 Mitglieder der Fachgruppe haben es sich zur Aufgabe gemacht, den wissenschaftlichen Fortschritt der magnetischen Resonanzmethoden zu fördern. Sie bilden ein Forum für den Kontakt zwischen allen auf diesem Gebiet tätigen Wissenschaftlern an der Hochschule, in der Industrie und an anderen Institutionen im In- und Ausland, wobei dem Gedanken- und Erfahrungsaustausch zwischen Chemikern, Physikern und Biologen wegen des interdisziplinären Charakters der Methoden besondere Bedeutung zukommt.