Wechselwirkung zwischen Ultraschall & Proton-Spin in wässriger Lösung

Abstract

Die Suche nach einem Einfluss von Ultraschall auf das Kernspinsystem in weicher Materie ist eine spannende Aufgabe. Nachdem in den 50er Jahren gezeigt werden konnte, dass in homogenen Flüssigkeiten die hohe Moleküldynamik eine effektive Kopplung zwischen Ultraschall und Spinsystem verhindert, wurden Messungen dazu weitgehend eingestellt. Einige theoretische Arbeiten deuten mittlerweile darauf hin, dass es Wechselwirkungsmechanismen gibt, die trotzdem eine Kopplung ermöglichen, wenn komplexe Moleküle oder kolloidal gelöste Partikel mit magnetischen Eigenschaften in der Flüssigkeit vorhanden sind. Doch im Vergleich zu typischen Experimenten an Festkörpern, wird in Flüssigkeiten nur eine schwache Beeinflussung des Spinsystems erwartet. Experimente dazu liefern bislang widersprüchliche Ergebnisse. In dieser Arbeit wird untersucht, warum keine eindeutigen experimentellen Daten vorliegen und gezeigt, dass bei Messungen an Flüssigkeiten eine Reihe von Einflüssen auftreten, die in Konkurrenz zur Ultraschall induzierten Relaxation oder Sättigung des Kernspinsystems stehen. Es werden Lösungen vorgeschlagen, wie man in einer empfindlichen NMR-Messapparatur den Ultraschalleinfluss bestimmen kann und wie man Resonanzexperimente am Magnetresonanztomographen durchführen kann. Erste Messungen mit den vorgestellten Aufbauten werden präsentiert und es wird nachgewiesen, dass magnetische Nanopartikel Ultraschall an das Proton-Kernspinsystem koppeln können.

<strong>Interaction Between Ultrasound and Proton Spin in Aqueous Solutions</strong><br /> First evidence is presented, that ultrasound on HNMR-Frequency can influence the proton-spin system in the presence of specially prepared magnetic nanoparticles. <br /> The reliability of T1-measurements under the influence of resonant ultrasound with standard HNMR devices is discussed.The author presents a method to combine the ultrasound with an MRI device.