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Universität Ulm

Diamanten ermöglichen detaillierte Einblicke in den Körper

| Autor/ Redakteur: Annika Bingmann / Kathrin Schäfer

Schon jetzt ermöglicht die Magnetresonanztomographie (MRT) eine erstaunlich genaue Darstellung von inneren Organen und Geweben ohne Strahlenbelastung. Mit Hilfe von Nanodiamanten wollen Forscher der Universität Ulm in MRT-Scannern ein milliardenfach stärkeres Signal erzeugen.

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Bei der Verbesserung der Magnetresonanztomographie im Zuge des Projekts Hyperdiamond spielen Diamanten eine entscheidende Rolle.
Bei der Verbesserung der Magnetresonanztomographie im Zuge des Projekts Hyperdiamond spielen Diamanten eine entscheidende Rolle.
(Bild: Elvira Eberhardt/kiz)

Die Stärke des MRT-Signals wird durch die Polarisation von Kernspins im Körper bestimmt, die wiederum durch hochleistungsfähige Magnete in entsprechenden Scannern erreicht wird. Dank der so genannten Hyperpolarisation – darunter versteht man die geordnete Ausrichtung von Kernspins – lässt sich die Empfindlichkeit der Magnetresonanztomographie noch einmal um das 10.000-fache steigern. Solche hochleistungsfähigen Verfahren, die schon heute bei der Einschätzung von Tumoren eingesetzt werden, sind allerdings zeitaufwändig, teuer und funktionieren nur bei tiefen Temperaturen.

Neues Verfahren zur Hyperpolarisation

Ein neuer Ansatz aus Ulm will diese Nachteile dank Quantentechnologie umgehen. Eine wichtige Rolle spielen dabei extrem reine, künstliche Diamanten: In ihren Stickstofffehlstellenzentren kann der Elektronenspin mittels Laserlicht polarisiert werden. Nun wollen die Forscher diese Polarisation mithilfe von Mikrowellenstrahlung auf Kernspins in Diamanten oder in externe Moleküle übertragen, um sie zu hyperpolarisieren. So soll die effiziente Darstellung molekularer Prozesse bei hoher räumlicher Auflösung möglich werden.

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Im Physiklabor konnten Professor Fedor Jelezko, Leiter des Instituts für Quantenoptik, und Professor Martin Plenio,Leiter des Instituts für Theoretische Physik, diese Hyperpolarisation bereits erzeugen und nachweisen. Inzwischen haben die Wissenschaftler ihre Idee zum Patent angemeldet und wollen sie in die Anwendung tragen. Das neue Verfahren zur Hyperpolarisation ist übrigens ein unerwartetes Nebenprodukt des Projekts Bio-Q, in dem Plenio, Jelezko und Weil quantentechnologische Anwendungen in der Sensorik, Messtechnik und Bildgebung entwickeln – gefördert durch einen Synergy Grant des Europäischen Forschungsrats über 10,3 Mio. Euro.