Arbeitsgruppe Mathies

Magnetische Resonanzspektroskopie

„Wir entwickeln die Methoden der biophysikalischen Chemie von morgen.“
Dr. Guinevere Mathies

Strukturelle Informationen sind essentiell für das Verständnis biologischer Prozesse. Insbesondere benötigen wir strukturelle Informationen mit atomarer Auflösung komplexer biologischer Moleküle, genau während diese Prozesse ablaufen. Die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) ist für diese Aufgabe im Prinzip sehr gut geeignet, es fehlt jedoch ein wesentlicher Aspekt: die Empfindlichkeit.

Mit unserer Gruppe entwickeln wir eine Methode namens Dynamische Kernpolarisation (DNP), die die Empfindlichkeit der NMR um zwei bis drei Größenordnungen erhöhen kann. Bei DNP wird die NMR-Probe in einer glasartigen Matrix eingefroren, die mit stabilen Radikalen oder "Polarisierungsmitteln" dotiert ist. Eine starke Bestrahlung mit Mikrowellen überträgt die hohe Elektronenpolarisation auf die Kerne und verstärkt ihr NMR-Signal.

Unser Ziel ist es, die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien von DNP durch eine Kombination von Theorie und Experiment zu verstehen. Und natürlich wollen wir die DNP-Methode verbessern, um eine immer höhere NMR-Empfindlichkeit zu erzielen. Derzeit untersuchen wir eine neue und aufregende Form von DNP, bei der die Mikrowellenbestrahlung auf die NMR-Probe in Pulsen und nicht kontinuierlich wie bei Standard-DNP-Verfahren angewendet wird. Diese neue Form von DNP könnte sich besonders bei hochauflösenden Festkörper-NMR-Experimenten als nützlich erweisen.