Science and history explored by nuclear magnetic resonance

Baias, Maria Antoaneta; Blümich, Bernhard

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-31637

Science and history explored by nuclear magnetic resonance = Wissenschaft und Geschichte untersucht mit Kernspinresonanz

Baias, Maria Antoaneta

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Maria Antoneta Baias

ImpressumAachen : Shaker 2009

Umfang108 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8322-8705-4

ReiheBerichte aus der Physik

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Blümich, Bernhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-04-17

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-31637
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51582/files/Baias_Maria.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Magnetische Kernresonanz (Genormte SW) ; NMR-Spektroskopie (Genormte SW) ; Proteine (Genormte SW) ; Brennstoffzelle (Genormte SW) ; Physik (frei) ; Kernspinresonanzspektroskopie (frei) ; Brennstoffzellen (frei) ; Hyperpolarisierte-129Xe-NMR (frei) ; Mumien (frei) ; Geigen (frei) ; Solid-State NMR spectroscopy (frei) ; proteins (frei) ; fuel cells (frei) ; hyperpolarized 129Xe NMR (frei) ; NMR-MOUSE (frei) ; mummies (frei) ; violins (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) wurde als das Haupttechnik ausgewählt um verschiedene biologische und chemische Systeme zu untersuchen, da es einzigartige Informationsdetails über die Morphologie und der molekularen Struktur sowie die Anordnung derer zeigt. Aufgrund derer die grundsätzlichen Eigenschaften der biologischen und chemischen Systeme verstanden werden können. Die Protonen-Spindiffusionsexperimente in Kombination mit der 13C CPMAS-Spektroskopie wurde erfolgreich angewandt, um die Änderungen zu charakterisieren, die während der thermischen Denaturierung von Keratinfasern aus Wolle und Haaren vorkommen. Hiermit wird ein Model präsentiert, das sowohl den Effekt der thermischen Denaturierung als auch den Effekt von verschiedenen chemischen Behandlungen auf Keratinfasern beschreibt. Es wurde die NMR-Protonenspektroskopie dazu verwendet den Protonenaustausch in einer sulfatierten Polyäther-Äther-Keton-Protonenaustauschmembran zu studieren, die offenbart, dass die Wasseraustauschprozesse in wasserhaltigen „SPEEK-Kieselerde-Membranen“ effizienter sind, um so niedriger die Konzentration von Polyethoxysiloxan (PEOS) in der Membranvorbereitung ist. Die Protonen-1D-Austausch-Spektroskopie in Verbindung mit der transversalen Relaxation des NMR (T2) bot eine gute Beschreibung des Wassers in wasserhaltigen SPEEK/ SiO2-membranen, die eine Konzentration von 5%-10% wt hatten. Ferner konnte PEOS das elektrische Leitvermögen von PEM erhöhen. Hyperpolarisierte-129Xe-NMR-Spektroskopie wurde erfolgreich zur Überwachung der entstehenden freien Radikale bei der Polymerisierung der Methyle methacrylat und Methyle acrylat sowie derer Copolymerisierung angewandt. Die Beobachtung der chemischen Veränderung und der Änderung der Spektral-Lienenbreite des Xe während der Reaktion der Polymerisierung gab über das Polymer-Kettenwachstum Auskunft. Die erfolgreiche Anwendung der „NMR-MOUSE“, zur Darstellung von verschiedenen anatomischen Schichten mit unterschiedlicher Protonendichte, eröffnet die Möglichkeit ihres Einsatzes in klinischen Studien zur Knochendichte-Messung im Rahmen der Osteoporose. Die „NMR-MOUSE“ wurde ebenfalls erfolgreich zur Analyse von Geigen und ihrer Streichbögen eingesetzt, aufgrund dieser war eine Unterscheidung nach dem Herstellungsjahr möglich.

Nuclear Magnetic Resonance was chosen as the main tool for investigating different biological and chemical systems, as it is unique in providing the information details about the morphology and molecular structures and conformations by which the fundamental properties of these biological and chemical systems can be understood. Proton spin-diffusion experiments combined with 13C CPMAS spectroscopy were successfully applied to characterize the changes that occur during the thermal denaturation of keratin fibers from wool and hair. A model describing both the effect of thermal denaturation and the effect of different chemical treatments on keratin fibers is presented. Proton NMR spectroscopy was used for studying the proton exchange in Sulfonated Polyether Ether Ketone proton exchange membranes revealing that the water exchange processes in hydrated SPEEK-silica membranes are more efficient when low concentrations of polyethoxysiloxane (PEOS) are used for the membrane preparation. Proton 1D exchange spectroscopy combined with transverse relaxation measurements offered good insight in the state of water in hydrated SPEEK/SiO2 membranes revealing that concentrations of 5%-10% wt. PEOS could enhance the electrical conductivity of PEM. Hyperpolarized 129Xe NMR spectroscopy was successfully applied for monitoring the free radical polymerization reactions of methyl methacrylate, methyl acrylate and the copolymerization of methyl methacrylate and methyl acrylate. The observation of Xe chemical shift and linewidths during the reactions reveal information about the polymer chain growths during the polymerizations. The successful application of the NMR-MOUSE to visualise the different anatomical layers with varying proton densities opens the possibility of its use in clinical studies such as osteoporosis for bone density measurements. The NMR-MOUSE was also successfully applied for the analysis of violins and bows and a classification of the violins and bows as a function of the fabrication year was achieved.

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