22.05.2023

Hyperpolarisation in molekularen Systemen

Neuer SFB führt magnetische Resonanz, Spintronik und Spin-Chemie zusammen.

Die Deutsche Forschungs­gemeinschaft hat einen Antrag der Universität Leipzig und der TU Chemnitz für einen gemeinsamen Sonderforschungs­bereich/Transregio bewilligt. Die beteiligten Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler werden die „Hyperpolarisation in molekularen Systemen“ erforschen. Sie wollen wesentliche Grundlagen etwa für weitere Fortschritte in der molekularen Diagnostik in der Medizin schaffen. Für das Verbundprojekt stellt die DFG in einer ersten, knapp vierjährigen Förder­periode mehr als dreizehn Millionen Euro zur Verfügung.

Abb.: Postdoc Thi Ngoc Ha Nguyen bei ihrer Forschung an chiralen Molekülen auf...
Abb.: Postdoc Thi Ngoc Ha Nguyen bei ihrer Forschung an chiralen Molekülen auf Oberflächen. (Bild: J. Müller, TU Chemnitz)

29 Professorinnen und Professoren sowie Nachwuchs­forschende beider Universitäten und weitere externe Forschungs­partner werden sich im Sonderforschungs­bereich HYP*MOL mit der Elektronen- und Kernspin-Hyper­polarisation in molekularen Systemen beschäftigen. „Die Förderzusage ist für alle Beteiligten ein Grund zur Freude und zugleich ein großer Ansporn“, sagt Eva Inés Obergfell, Rektorin der Universität Leipzig. „Die Hyper­polarisation gilt als spannendes, sich rasant entwickelndes Forschungs­feld. Ich denke, dass unser Forschungsteam neue, international sichtbare Erkenntnisse beitragen wird.“ 

„Ich freue mich sehr über die Bewilligung des Sonder­forschungs­bereichs/Transregios HYP*MOL und danke allen Beteiligten, allen voran dem Leipziger Kollegen Jörg Matysik und unserer Kollegin Georgeta Salvan, sehr herzlich für ihr äußerst erfolgreiches Engagement“, sagt Gerd Strohmeier, Rektor der TU Chemnitz. „Der Sonder­forschungs­bereich/Transregio ist eine bedeutende Bereicherung unserer Kern­kompetenz Materialien und intelligente Systeme und steht für eine fruchtbare und erfolg­reiche Zusammenarbeit zwischen der Universität Leipzig und der TU Chemnitz.“

Bislang wurde am Spin von Atomkernen und Elektronen in drei getrennten Forschungs­bereichen der Chemie und der Physik gearbeitet in der magnetischen Resonanz, in der Spintronik und in der Spin-Chemie. Im Mittelpunkt steht dabei immer die kontrollierte Erzeugung einer kurzlebigen Spin-Ordnung von Elektronen oder magnetischen Atomkernen, also einer Hyper­polarisation und deren praktische Anwendung, zum Beispiel in der Medizin, Elektronik und Katalyse. „Die Hyperpolarisation gibt bestehenden Anwendungen der magnetischen Resonanz, zum Beispiel in der Medizin, neue Impulse und öffnet die Tore zu aufregenden neuen Möglich­keiten“, sagt Jörg Matysik von der Universität Leipzig, Sprecher des Sonder­forschungsbereiches. „Beispielswiese könnte die Magnetresonanz­tomographie in Kranken­häusern schneller und präziser werden. Rein organische elektronische Bauelemente auf flexiblen Trägern könnten mit Licht und einem Magnetfeld gesteuert werden. Auch neue Ansätze in der Photokatalyse für die Wasserstoff­herstellung könnten zustande kommen.“

Um wesentliche Beiträge zum grundlegenden Verständnis der Erzeugung von Elektron- und Kernspin-Hyper­polarisation, ihres Transports durch molekulare Strukturen und ihrer Kontrolle leisten zu können, werden im SFB/Transregio „HYP*MOL“ nun erstmals die Felder der magne­tischen Resonanz, der Spintronik und der Spin-Chemie zusammengeführt und eine gemeinsame Wissensbasis geschaffen. „Die dreizehn Teilprojekte von HYP*MOL bieten eine kritische Masse für die Entwicklung von einerseits auf Hyper­polarisation basierenden Methoden für Struktur, Bildgebung und Sensorik und andererseits für rational entworfene molekulare Systeme für Hyper­polarisation. Alle Projekte werden von interdisziplinären Teams durchgeführt, die Expertinnen und Experten in den Bereichen Synthese, Analytik und Theorie vereinen“, fügt Georgeta Salvan von der TU Chemnitz hinzu.

Mit dem neuen SFB/Transregio wird auch ein Graduierten­kolleg eingerichtet. Junge Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler sollen darin geschult werden, über den Horizont eines einzelnen Forschungs­gebiets hinaus­zuschauen und Konzepte aus den drei durch den Transregio verbundenen Feldern zu nutzen. Beteiligt am SFB HYP*MOL“ sind neben der Universität Leipzig und der TU Chemnitz auch die Rheinisch-Westfälische Hochschule Aachen, die Universität Augsburg, das Leibniz-Institut für Oberflächen­modifizierung Leipzig, die TU München, die Universität Oldenburg und die Universität Rostock. An dem stark inter­disziplinären Vorhaben arbeiten Forschende aus den Bereichen Medizin, Biochemie, Chemie, Physik und Informatik eng zusammen.

U Leipzig / TU Chemnitz / JOL

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