Press Release
Neues Großgerät im Fachbereich Chemie offiziell eingeweiht
By: Prof. Dr. Werner R. Thiel
Seit Ende Oktober steht im Fachbereich Chemie der TU Kaiserslautern ein Festkörper-NMR-Spektrometer für die Forschung zur Verfügung. Das Gerät wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Landes Rheinland-Pfalz beschafft. Die Kosten lagen bei knapp 900.000 Euro. Es ist damit eines der wirklich teuren neuen Großgeräte, die in den letzten Jahren an der TU Kaiserslautern aufgebaut wurden.
Mit Hilfe des neuen Gerätes werden neuartige Katalysatoren analysiert, die im Landesforschungsschwerpunkt "Nanostrukturierte Katalysatoren" (NanoKat) erforscht werden. In diesem vom Land über die Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz geförderten Verbund arbeiten Wissenschaftler aus den Fachbereichen Chemie, Physik und Maschinenbau/Verfahrenstechnik seit 2008 in enger Kooperation an neuartigen Katalysatoren, deren strukturelle Dimensionen im Bereich von 1-100 nm (1 nm = 0.000000001 m) liegen. Katalysatoren sind Stoffe, die chemische Reaktionen beschleunigen bzw. mit denen man chemische Reaktionen gezielt beeinflussen kann. Ein bekanntes Beispiel sind die Autoabgaskatalysatoren, die dafür sorgen, dass umweltschädliche Reststoffe aus dem Motor im Abgasstrom verbrannt werden.
Mit Hilfe des Festkörper-NMR-Spektrometers werden detaillierte Einblicke in den strukturellen Aufbau solcher Katalysatoren möglich. Durch die bei diesem Gerät spezielle Messtechnik ist es sogar möglich, Katalysatoren „bei der Arbeit“ zu beobachten. Damit schließt das Gerät eine Lücke in den am Fachbereich Chemie verfügbaren spektroskopischen Methoden.
In der NMR-Spektroskopie benutzt man die Kernspins von Atomen, um Daten über den Aufbau von Molekülen und Feststoffen zu erhalten. Für die Messung benötigt man ein sehr starkes und homogenes Magnetfeld sowie sehr hochauflösende Radiofrequenzsender und -empfänger. Die Messgenauigkeit im Frequenzbereich liegt bei Bruchteilen von ppm (parts per millon). Umgerechnet auf Längenmessungen würde das bedeuten, dass man den Erdumfang auf etwa 50 cm genau messen würde, oder bezogen auf Gewichtsmessungen, dass man das Gesamtgewicht eines 30 t LKWs auf etwa 50 Milligramm genau bestimmen könnte. Man erhält durch die NMR-Spektroskopie viele Informationen über die Umgebung der Kerne in Molekülen und Feststoffen und kann damit sogar die dreidimensionalen Strukturen sehr großer Moleküle (Proteine, DNA, etc.) aufklären. Eine Weiterentwicklung der NMR-Spektroskopie ist das bildgebende MRI-Verfahren (magnet resonance imaging) mit dem man in der Medizin detaillierte Einblicke in weiche Körperteile (Muskeln, Lunge, Verdauungstrakt, Gehirn, etc.) erhält und das zum Beispiel die Krebsdiagnostik revolutioniert hat.
Mit der Festkörper-NMR-Spektroskopie, deren Entwicklung erst relativ spät begann, untersucht man die Strukturen fester Stoffe. Dazu zählen auch Kunststoffe, und damit ist die Messmethode sicher auch für kleinere und mittlere Unternehmen der Region Kaiserslautern interessant. Damit man aussagekräftige Daten erhält, muss die Probe in einem bestimmten Winkel zum äußeren Magnetfeld rotieren, und das extrem schnell (5.000-30.000 Umdrehungen pro Sekunde). Dies macht das Verfahren deutlich schwieriger als Messungen an Stoffen in Lösung.
Anlässlich der Einweihung des neuen Festkörper-NMR-Spektrometers findet heute um 17:15 Uhr in Hörsaal 52-206 ein Festvortrag am Fachbereich Chemie der TU Kaiserslautern statt. Vortragender ist Prof. Dr. Michael Hunger (Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie), der zum Thema "Nutzung der Festkörper-NMR-Spektroskopie für die Entwicklung und Charakterisierung von Feststoffkatalysatoren" sprechen wird.
