Auf nur wenige Erfindungen heutiger Tage dürfte dieses Zitat von Arthur C. Clarke so zutreffen wie auf diejenigen, die den Effekt der magnetischen Kernspinresonanz (NMR; nuclear magnetic resonance) ausnutzen. Innerhalb von nur etwa 30 Jahren sind Dinge möglich geworden, die vorher undenkbar erschienen: Auf Knopfdruck stellt man die Strukturen chemischer Verbindungen dar, und in wenigen Minuten entstehen detaillierte Bilder aus dem menschlichen Körper. Selbst Gedanken lassen sich – ansatzweise – entschlüsseln. Mög- lich wird dies durch die Kombination empfindlicher Wechselwirkungen von Atomkernen mit Magnet- feldern und Radiowellen, die durch Laien kaum nachvollziehbar sind, anders als die Entstehung von Bildern durch Röntgenstrahlen. Sie sind ja zu- mindest vom Prinzip her mit Schattenwurf elektro- magnetischer Strahlung wie beim Licht erklärbar. Aber NMR ist kein Hexenwerk. In diesem Artikel wird zunächst auf die grundlegenden Prinzipien der Kernresonanzspektroskopie eingegangen. Sie legen die Grundlagen für das Verständnis weiter- gehender Möglichkeiten der NMR-Technologie, die dann genannt werden.

Optisches Pumpen: Laserstrahlung führt zur Ausrich-

tung von Elektronenspins in Alkalimetallen
• Durch Hyperfeinwechselwirkung erfolgt eine Übertragung der Spinorientierung von den Alkalime-

tall-Elektronen (meist Rubidium) auf die Kerne von Edelgasen (Helium-3 oder Xenon-129). Diese können noch andere Atomarten hyperpolarisieren

• Durch Hyperpolarisation lässt sich eine bis zu 100000fach bessere „Sichtbarkeit“ der NMR-Spezies

für die Messung erzielen.

• Hyperpolarisationsmethoden mit para-Wasserstoff lassen für die funktionelle Kernspintomographie erstaunliche Möglichkeiten erhoffen.
• Für materialwissenschaftliche und hydrogeologische Methoden gibt es kleine NMR-Geräte, die teilweise

mit dem Erdmagnetfeld arbeiten.

• Niedrigfeld-NMR mit SQUIDs sind eine Sache für Spe-

zialanwendungen – im magnetisch abgeschirmten Gebäude. Es gibt neuerdings Sensoren, die anders als SQUIDs nicht Helium-gekühlt werden müssen.

• Bald gibt es neue Hochfeld-Rekordgeräte mit 11,75 T fin der MRT und 28,2 T für die Strukturaufklärung.