Kernemagnetisk resonans:høj følsomhed på det mindste rum

På mange områder fra materialevidenskab til medicin, nuklear magnetisk resonans (NMR) bruges til detaljerede molekylspecifikke undersøgelser. Det er nu lykkedes forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) at øge følsomheden af ​​NMR -målinger. Til dette formål, forskerne brugte såkaldte Lenz-linser, der fokuserer magnetisk flux. Forskerne præsenterer deres metode i tidsskriftet PLOS ONE .

Kernemagnetisk resonans (NMR) bruges til at studere molekylære egenskaber ved stof. Prøverne er placeret i et højt konstant magnetfelt og bestråles med et højfrekvent vekslende magnetfelt. Både magnetisk resonans tomografi (MRT), en metode inden for medicinsk diagnostik til at forestille sig struktur og funktion af væv og organer, og NMR -spektroskopi, en metode til at analysere molekylers struktur og dynamik, er baseret på nuklear magnetisk resonans. Imidlertid, forskere søger at forbedre det ugunstige signal-støjforhold og dermed, øge følsomheden af ​​NMR -målinger.

"En høj følsomhed er uundværlig, især når der anvendes masse- og volumenbegrænsede metoder, eller når der kræves en høj rumlig opløsning, "siger professor Jan Gerrit Korvink. Han er direktør for Institute of Microstructure Technology (IMT) i KIT.

I NMR -målinger på små prøver, miniaturiserede højfrekvente spoler viste sig effektive til generering og modtagelse af det vekslende magnetfelt. Til mobile applikationer og yderligere miniaturisering, et internationalt team af forskere har nu udviklet en ny metode til at øge følsomheden:De brugte magnetiske linser, såkaldte Lenz-objektiver, at fokusere magnetisk flux af en makroskopisk højfrekvent spole på et mindre volumen og lokalt øge følsomheden. Med disse linser, opkaldt efter fysiker Emil Lenz, magnetflux i det vekslende felt kan ikke kun fokuseres, men også omdirigeret eller transformeret. I denne henseende, effekten af ​​disse linser kan sammenlignes med optiske linsers effekt på lysstråler. Ændring af magnetfeltet inducerer strøm i Lenz -linserne, som er lavet af metalplader eller tråde i symmetrisk eller asymmetrisk arrangement. Formen på linserne styrer de inducerede strømme, således at magnetfeltet fokuseres.

Med Lenz -objektiver, følsomhed af målinger i meget små rum, hvor konventionelle NMR -systemer ikke passer ind kan øges betydeligt. I øvrigt, linserne fungerer ved enhver feltstyrke. Blandt andre, medicinske applikationer kan drage fordel af brugen af ​​Lenz -linser, Korvink siger:"Da Lenz -linserne ikke er kabelforbundne, de er særligt velegnede til implantater. "Anvendelse kan være mulig i hjerneimplantater for at observere helbredelse af vævet over længere vilkår med høj opløsning eller på plastre til observation af hudkræft. I øjeblikket er forskere undersøger yderligere applikationer, blandt andet inden for elektroteknik.

Resultaterne er rapporteret i journalen PLOS ONE .