Vom Goniometer zu NMR
Um die kleinsten Dinge der Natur – Moleküle oder Atome – zu beobachten, braucht es spezielle Geräte. Die heutige Technik fusst auf früheren Erfindungen. Einige dieser historischen Geräte sind im HCI zu sehen. Hier ein Vorgeschmack.
Reflexions-Goniometer
Das optische Goniometer nach Wollaston dient zur Vermessung von Kristalloberflächen und zur Charakterisierung der Kristalle. Der Kristall konnte auf eine drehbare horizontale Achse montiert werden, die mit einer Kreisscheibe verbunden war. Dann wurde der Kristall positioniert. Bei Drehung des Kreises reflektierten die Kristallflächen das Licht einer Lichtquelle in bestimmten Winkeln, welche dann gemessen werden konnten. Das Instrument erzielte Genauigkeiten von bis zu 5°.
Potentiometer (diverse historische Varianten)
Das Potentiometer wurde ursprünglich von Charles Wheatstone erfunden. Es handelt sich um ein Bauelement, welches den elektrischen Widerstand (gemessen in Ohm) regelt. Seine Widerstandswerte sind durch Drehen oder Verschieben veränderbar. Einsatz findet das Potentiometer zum Beispiel, wenn die Leistung in einem Schaltkreis geregelt werden soll, unterschiedlich hohe Widerstände eingeführt werden sollen, oder als Spannungsregler.
NMR – Magnetische Kernresonanz
Magnetische Kernresonanz (nuclear magnetic resonance, kurz NMR) wird zur Analyse von Substanzen verwendet (z.B. zur Strukturaufklärung). Die Methode beruht darauf, dass sich magnetisch aktive Atomkerne einer Materialprobe, die einem konstanten Magnetfeld ausgesetzt werden, unterschiedlich verhalten. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Struktur. Das theoretische Fundament dafür hat Nobelpreisträger Richard Ernst gelegt, einst Professor am D-CHAB. Anwendung findet NMR in der Forschung und in der medizinischen Diagnostik (MRT).
Polarimeter
Mit einem Polarimeter misst man die Drehung der Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht durch optisch aktive Substanzen. Der Drehwinkel ist dabei von den Eigenschaften der untersuchten Substanzen und ihrer Konzentration abhängig. Mittels Polarimeter lässt sich also z.B. die Konzentration eines optisch aktiven Stoffes (z.B. Zucker in Lösung) bestimmen. Das grösste Polarimeter der Sammlung misst über einen Meter.
Lesetipp
Die 2020 erschienene Autobiografie von Richard Ernst gewährt persönliche Einblicke in das Leben eines Spitzenforschers mit all seinen Höhen und Tiefen und einen Blick hinter die Kulissen der faszinierenden NMR-Welt.
Der Artikel zum Buch: Richard Ernst – Der Mann, der Moleküle zu Spionen machte
Carl Hartwichs faszinierende Büchersammlung beinhaltet auch einen Band aus den Anfängen des Mikroskopierens: die "Micrographia Nova. Eine kurze Geschichte der Mikroskopie und ihrer ersten, weitreichenden Schritte in der Medizin".
Brauckmann B. (2015): Eine neue Sicht der Wissenschaft – wie das Mikroskop den Blick der Medizin veränderte. Schweiz Z Ganzheitsmed. 27:159–163 Download DOI: 10.1159/000431004 (PDF, 366 KB)