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14.06.2006

para-Wasserstoff erhöht die Empfindlichkeit der Magnet-Resonanz-Spektroskopie


Neueste Forschungsergebnisse aus dem Institut für Physikalische Chemie der Universität Jena stellen Verbesserungen für die Kernspin-Tomographie in Aussicht. Prof. Dr. Gerd Buntkowsky hat die Umwandlung von speziellen Formen des molekularen Wasserstoffes untersucht und deren Auswirkung auf die Sensitivität der Magnet-Resonanz-Spektroskopie, die physikalische Basis der Kernspin-Tomographie. Seine Ergebnisse erschienen jüngst in der Fachzeitschrift "Physical Chemistry - Chemical Physics" und wurden dort als herausragende Veröffentlichung, als so genanntes "Hot Paper", gewürdigt und in der Mai-Ausgabe von "Chemical Science" als Highlight vorgestellt.

Molekularer Wasserstoff existiert in zwei verschiedenen Formen, die die Chemiker para- und ortho-Wasserstoff nennen. Sie unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften, weil der Eigendrehimpuls ihrer Atomkerne, der so genannte Spin, unterschiedlich ist. Beim ortho-Wasserstoff sind die Kernspins parallel ausgerichtet, beim para-Wasserstoff dagegen anti-parallel. Wissenschaftler nutzen diesen Unterschied seit langem, um den Ablauf bestimmter chemischer Reaktionen verfolgen zu können. Der Jenaer Physikochemiker hat nun den Umwandlungsmechanismus genauestens untersucht und festgestellt, dass die Umwandlung nicht nur, wie bisher bereits bekannt, durch eine katalytische Reaktion bedingt sein kann, sondern auch als Ergebnis einer Wechselwirkung eines Wasserstoff-Moleküls mit einer so genannten diamagnetischen Substanz (die die Tendenz hat, aus einem Magnetfeld herauszuwandern) erfolgt.

"Mit para-Wasserstoff kann das Signal der Magnet-Resonanz-Spektroskopie bis zu 10.000-fach verstärkt werden", hebt Buntkowsky die Bedeutung der Umwandlung hervor, "ein Effekt, den man in absehbarer Zeit auch für medizinische Anwendungen nutzen wird." Ein mögliches Beispiel ist die Untersuchung von Adern mit der so genannten Angiographie.

Quelle: idw/Universität Jena




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