Bislang ist die Technik eines Kernspintomografen groß und teuer. Viel Energie ist nötig, um mit aufwendigen Apparaturen starke Magnetfelder zu erzeugen. Eine Gruppe Aachener und Jülicher Wissenschaftler hat nun jedoch eine Technik entwickelt, mit der Kernspinresonanz-Analysen vollkommen ohne künstliches Magnetfeld durchgeführt werden können. Nur mithilfe des Erdmagnetfeldes gelang es den Forschern, den Unterschied zwischen gelöstem und gasförmigem Xenon zu messen. Im Gegensatz zu früheren Versuchen benötigten sie dazu nicht mehrere Kubikmeter Probenmaterial, sondern lediglich einige Milliliter.

Die Kernspinresonanz-Spektroskopie ist eine vielseitige analytische Methode, die Einblicke in die Zusammensetzung und den Aufbau von Materie ermöglicht. Sie wird nicht nur für chemische Analysen verwendet, sondern bildet auch die Grundlage der bildgebenden Magnetresonanztomografie in der Medizin. Die Methode basiert darauf, dass Atomkerne durch ihre Bewegung winzige Magnetfelder erzeugen, deren Ausrichtung unter durch das Anlegen eines äußeren Magnetfeldes verändert werden kann. Mithilfe zusätzlich eingestrahlter elektromagnetischer Wellen kann diese Ausrichtung beeinflusst werden, wodurch typische Signale entstehen.

Während Tomografen ein künstliches Magnetfeld von einem Tesla oder mehr erzeugen, genügten den Jülicher und Aachener Forschern 0,00005 Tesla des Erdmagnetfelds, um das Verhalten von Atomkernen zu analysieren. Zusätzlich zu diesem Feld erzeugte das Team in der Nähe der Probe einen magnetischen Impuls, als Messinstrument diente eine Spule mit rund 1000 Windungen. Aus den registrierten Signalen erstellten sie ein Spektrum, das direkte Rückschlüsse auf die untersuchten Materialien erlaubt.

Unter bestimmten Bedingungen könne das natürliche Feld genauso viele Informationen liefern wie die aufwändigen künstlichen Felder, schreiben Stephan Appelt vom Forschungszentrum Jülich und seine Kollegen in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" (Bd. 94, Artikel 197.602).