Inom många områden, från materialvetenskap till medicin, kärnmagnetisk resonans (NMR) används för detaljerade molekylspecifika undersökningar. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu lyckats förbättra känsligheten för NMR-mätningar. För det här syftet, forskarna använde så kallade Lenz-linser som fokuserar magnetiskt flöde. Forskarna presenterar sin metod i tidskriften PLOS ETT .

Kärnmagnetisk resonans (NMR) används för att studera molekylära egenskaper hos materia. Prover är belägna i ett högkonstant magnetfält och bestrålas med ett högfrekvent växelmagnetfält. Både magnetisk resonans tomografi (MRT), en metod inom medicinsk diagnostik för att avbilda strukturen och funktionen av vävnader och organ, och NMR -spektroskopi, en metod för att analysera molekylernas struktur och dynamik, är baserade på kärnmagnetisk resonans. Dock, forskare försöker förbättra det ogynnsamma signalbrusförhållandet och Således, öka känsligheten för NMR -mätningar.

"En hög känslighet är oumbärlig i synnerhet när man använder mass- och volymbegränsade metoder eller när en hög rumslig upplösning krävs, "säger professor Jan Gerrit Korvink. Han är chef för Institute of Microstructure Technology (IMT) på KIT.

I NMR -mätningar på små prover, miniatyriserade högfrekventa spolar visade sig vara effektiva för generering och mottagning av det växlande magnetfältet. För mobilapplikationer och ytterligare miniatyrisering, ett internationellt team av forskare har nu utvecklat en ny metod för att öka känsligheten:De använde magnetlinser, så kallade Lenz-linser, att fokusera magnetflödet av en makroskopisk högfrekvensspole på en mindre volym och lokalt öka känsligheten. Med dessa linser, uppkallad efter fysikern Emil Lenz, magnetflödet i det växlande fältet kan inte bara fokuseras, men också avledas eller omvandlas. I det här avseendet, effekten av dessa linser kan jämföras med den för optiska linser på ljusstrålar. Ändring av magnetfältet inducerar ström i Lenz -linserna, som är gjorda av metallplattor eller trådar i symmetriska eller asymmetriska arrangemang. Formen på linserna styr de inducerade strömmarna så att magnetfältet fokuseras.

Med Lenz -linser, mätningskänslighet i mycket små utrymmen, i vilka konventionella NMR -system inte passar, kan ökas avsevärt. Dessutom, linserna fungerar vid vilken fältstyrka som helst. Bland andra, medicinska tillämpningar kan dra nytta av användningen av Lenz -linser, Korvink säger:"Eftersom Lenz -linserna inte är trådbundna, de är särskilt lämpade för implantat. "Applikation kan vara möjlig i hjärnimplantat för att observera läkning av vävnaden över längre sikt med hög upplösning eller på plåster för observation av hudcancer. För närvarande, forskare utforskar ytterligare tillämpningar, bland annat inom elektroteknik.

Resultaten rapporteras i journalen PLOS ONE .