Interview: Michael Breu

Mit der magnetischen Kernresonanzspektroskopie kann die chemische Struktur verschiedener Verbindungen untersucht werden. Sie haben sich auf die NMR-Matrixisolationsspektroskopie spezialisiert. Was versteht man darunter?

Marco Tomaselli: Die Matrixisolationsspektroskopie befasst sich mit der Untersuchung von isolierten, stark abgekühlten Molekülen (bis zu einigen Kelvin), eingelagert in einer inerten molekularen Matrix. Das kann ein Edelgas oder C60 sein. In solchen Systemen kann die Struktur und Dynamik der Moleküle sehr detailliert und hochempfindlich untersucht werden.

Was haben Sie untersucht?

Tomaselli: Mit der NMR-Matrixisolationsspektroskopie haben wir uns mit Modellsystemen befasst, die sich bei sehr tiefen Temperaturen nicht mehr klassisch verhalten, sondern wo Quanteneffekte zum Vorschein kommen und dominieren, und dies auf einer Zeitskala von Sekunden zu Stunden.

Welche Vorteile bietet diese Technik? Und wo kann sie eingesetzt werden?

Tomaselli: Meine Arbeit hat sich experimentell mit der Entwicklung der kryogenen NMR-Methodik befasst. Ebenfalls habe ich mich mit der theoretischen Beschreibung der Dynamik von matrixisolierten Molekülen beschäftigt, insbesondere mit der Ankopplung der Spin-Freiheitsgrade an die Rotations-Freiheitsgrade. Beide Aspekte haben zu neuen Methoden und Strategien geführt, wie man die Festkörper-NMR-Spektroskopie generell um einen Faktor 100 bis 1000 empfindlicher machen kann.

In den letzten Jahren wurden gleich mehrere Forscher, die sich mit der NMR-Technik befassen, mit wichtigen Preisen geehrt. Um nur einige Beispiele zu nennen: Die beiden ETH-Chemieprofessoren Richard Ernst und Kurt Wüthrich erhielten den Nobel-Preis, und Matthias Ernst – er arbeitet im gleichen Labor wie Sie – wurde im vergangenen Jahr mit dem Ruzicka-Preis ausgezeichnet. Weshalb diese Häufung, weshalb wird die NMR-Technik so oft gewürdigt?

Tomaselli: Die NMR ist wohl eine der vielfältigsten spektroskopischen Methoden um Moleküle in der flüssigen und festen Phase zu untersuchen. Sie hat sich deshalb zu einer wichtigen Methode in der Chemie, Physik, Biologie und Materialwissenschaft entwickelt.

Was bedeutet Ihnen der Preis?

Tomaselli: Diese Auszeichnung ist eine grosse Ehre für mich persönlich. Der Preis zeigt mir auch, dass meine Arbeit an der ETH hinsichtlich der Entwicklung und Erweiterung der NMR in der Chemie und Physik – vor allem hinsichtlich der Empfindlichkeitssteigerung – Resonanz bekommen hat.

Werfen wir einen Blick in die Zukunft: Wohin wird sich die NMR-Technik entwickeln?

Tomaselli: Die Kernspinresonanz wird sich in Zukunft mehr und mehr in Richtung Strukturaufklärung von biologischen Makromolekülen – Proteine und Biomaterialien – entwickeln. In diesem Bereich ist die NMR wohl einzigartig; sie kann helfen, die chemische Struktur zu entschlüsseln und Zusammenhänge zu verstehen. Dennoch muss an der Methode noch weitergearbeitet werden. Vor allem die Empfindlichkeit und Auflösung der NMR-Technik muss noch stark verbessert werden.