Ab initio Spindynamik für Kernspinresonanz
Kernspinresonanz ist eine entscheidende experimentelle Technik, die in vielen Forschungsbereichen zum Einsatz kommt, von der Strukturanalyse von Materialien und biologischen Molekülen bis hin zur Magnetresonanztomographie als grundlegender medizinischer Diagnosemethode. Bislang war es jedoch noch nicht möglich, die Spindynamik allein anhand geometrischer Eingaben, d. h. der Atompositionen, zu berechnen, da aufgrund der weitreichenden dipolaren Wechselwirkungen der Spins in der Regel sehr viele Spins beteiligt sind. Daher lässt sich die zeitliche Entwicklung nicht mit exakten numerischen Verfahren berechnen. In dieser Hinsicht gelang Dr. Timo Gräßer und Prof. Matthias Ernst, beide von der ETH Zürich, sowie Prof. Götz S. Uhrig von der TU Dortmund ein Durchbruch, indem sie die spin-dynamische Molekularfeldtheorie (spinDMFT) einsetzten, um das komplexe Phänomen der Spindiffusion zwischen verschiedenen Atomen quantitativ zu beschreiben. Die Grundlagen der spinDMFT wurden kürzlich im Rahmen der Doktorarbeit von Timo Gräßer, damals ebenfalls an der TU Dortmund, entwickelt. Da die spinDMFT geringen Rechenaufwand mit hoher Genauigkeit verbindet, wird vorgeschlagen, sie nutzbringend für weitere großskalige Simulationen von Magnetresonanzphänomenen einzusetzen.
