NMR-Spektroskopie an Flüssigkristallen unter Einsatz von Laser-polarisiertem Xe-129

Flüssigkristalle sind Aggregatzustände zwischen flüssig und fest. Sie sind von enormer technologischer, biologischer und theoretischer Bedeutung. Flüssigkristalle werden beispielsweise in sogenannten LCD Anzeigen (Computerdisplays und künftig auch Fernsehschirme), in der Optik und Telekommunikation eingesetzt, um nur ein paar der Anwendungsgebiete zu nennen. Viele flüssigkristalline Systeme trifft man in der Natur vor. Sie werden z.B. von DNA, Detergenzien, manchen Viren, Medikamenten und Membranen gebildet. Sie werden weiters zur Strukturaufklärung von kleinen Molekülen und Membranproteinen verwendet. Die Kernresonanzspektroskopie (NMR) spielt eine fundamentale Rolle in der Strukturaufklärung von Flüssigkristallphasen. Ein wichtiger Aspekt wurde allerdings bisher vernachlässigt: magnetische Wechselwirkungen zwischen entfernten Molekülen. Es wurde kürzlich gezeigt daß diese erstaunliche Effekte in der NMR- Spektroskopie in flüssiger Phase hervorrufen. Der Zweck dieses Projektes ist, solche Effekte in flüssigkristalliner Phase zu detektieren (unter Verwendung verschiedener "Detektiermoleküle", darunter Laser-polarisiertes Xe-129). Die Abstände, die mit diesen Methoden zugänglich sind (10m m - 1mm) liegen gerade unter dem Bereich der bildgebenden Magnetresonanz, und über dem der Röntgenstrahlung und Neutronenstreuung. Dies ist ein Bereich, der für Phasenübergänge und Texturen diagnostisch ist - ein zur Zeit sehr aktives Forschungsgebiet. Diese Methoden liefern wichtige Informationen über das Verhalten flüssigkristalliner Phasen, die bisher nicht, oder nur schwer zugänglich waren. Wichtige Anwendungen werden auch in der Materialforschung und in der Analyse anderer Phasen (Aerogele, poröse Materialien) sowie in biologischen Systemen erwartet.