Diesen Monat nimmt uns ao. Univ.-Prof. Mag. Dr. Mathea Sophia Galanski netterweise auf eine Tour durch eines unserer Herzstücke der Fakultät mit: Das NMR Zentrum. Zu Beginn des Studiums kennt ihr die Räumlichkeiten eventuell noch nicht, aber spätestens in einem eurer Grundpraktika werdet ihr eine Hassliebe zu klassischen Darstellungen eines NMRs entwickeln und nicht nur einmal wird gerätselt werden, wie die Ergebnisse interpretiert werden müssen. Aber nun starten wir mal mit der Tour.
Wichtig vorab: Das NMR-Zentrum hat 3 Bereiche an Service: Einerseits den Selbstservice für Studierende, bei welchem die Freiheitsgrade der Software bewusst eingeschränkt sind (Näher am HS 2), den Komplettservice via Mail (mehr später) und final einen Bereich für spezielle Anfragen oder Forschung.
Frau Galanski erwartet mich und ein paar weitere Personen bereits, um mit der Einsicht in die Technik und Räumlichkeiten zu beginnen. Als erstes starten wir Richtung Hörsaal zwei, wo sich der Bereich befindet, in welchem die Analysen selbst durchgeführt werden können. Um den Raum kurz zu beschreiben: Beim hineinkommen wird man gleich von einem riesigen Gerät begrüßt, welches auf der linken Seite von 2 PCs und auf der rechten Seite von einem zweiten NMR flankiert ist. Am Boden ist mit einem Tape in Absperrbandfarbe (schwarz-gelb) ein Bereich abgesteckt, innerhalb welchem keine empfindlichen elektrischen Geräte (Handy, Bankomatkarten, Herzschrittmacher, etc.) getragen werden sollten.
Nun erfahren wir die ersten spannenden Fakten über die Geräte, die Geschichte des Zentrums und einige der Herausforderungen des Raumes (mehr davon in den beantworteten Fragen). Wie ein NMR funktioniert möchte ich hier nun aufgrund des etwas begrenzten Rahmens des Artikels nicht groß erklären, aber spannend war für mich durchaus, dass diese Geräte in unterschiedlichen Hertzbereichen funktionieren und hier, je nach Probe, unterschiedliche Geräte genutzt werden müssen.
Auf der Seite mit dem zweiten NMR befindet sich auch ein Durchgang mit noch einem dritten Gerät. Hier wird uns nun erklärt, was sich alles in den Zu- und Ableitungen befindet und welchen Zweck diese erfüllen. Um die Magnetfelder zu erzeugen müssen nämlich so starke Ströme durchgeführt werden, dass die Spulen mit flüssigem Helium (Siedepunkt $-269^\circ C=4.15 K$) gekühlt werden müssen. Das verdampfende Helium wird jedoch, zwecks der Nachhaltigkeit, aufgefangen und wiederaufbereitet. Neue Lieferungen gibt es 7-8 Mal im Jahr und werden von der TU, da diese eine Anlage zum Verflüssigen von Helium haben, geliefert.
Als nächstes wird uns der zweite Raum des NMR-Zentrums gezeigt. Dieser bietet nämlich auch eine Servicestelle für alle Personen im Haus an. Hierfür muss nur eine Mail gesandt und das Probenröhrchen vorbeigebracht werden. Anschließend wird die Probe von den drei Mitarbeiterinnen gemessen und man erhält die Ergebnisse anschließend online. ”Dieser Service wird sogar von Universitäten wie dem MIT hoch gelobt!”, erzählt uns Frau Galanski, meiner Meinung nach zu Recht, stolz. ”Die meisten Ergebnisse können sogar innerhalb weniger Minuten geliefert werden”, führt sie weiter aus.
In diesem Bereich wird auch die Forschung durchgeführt, welche sich unter anderem mit der Frage beschäftigt, wie weitere Substanzen mithilfe eines NMRs erkannt werden können.
Final geht es nun auch noch in einen, für mich, sehr spannenden Raum. Dafür gehen wir einen Stock abwärts (also in den Keller) und folgen anschließend dem Gangverlauf. Auf der linken Seite ist anschließend eine Tür, welche nun geöffnet wird. Es ist ein enger Raum mit Gasflaschen zur linken Hand und einem riesigen Gasballon in der Mitte. ”Hier wird das Helium aufgefangen.”, wird trocken erklärt, während ich wie ein Kind zu Weihnachten den gigantischen Behälter betrachte. Meiner Einschätzung nach müsste dieser auch locker $4m^3$ Volumen (ich schätze sogar mehr) aufnehmen können. Dieser ist innerhalb eines Metallrahmens eingespannt, welcher an der oberen Seite eine Lichtschranke besitzt, welche den Kompressor für die Gasflaschen automatisiert startet. Diese Gasflaschen werden auch wieder von der TU abgeholt und erneut wieder verflüssigt.
Das Interview
Indikator: Warum dieser Raum?
Galanski: Dazu muss ich etwas ausholen. Ich habe in Heidelberg Chemie studiert und auch dort promoviert (1996). Mein Betreuer, Prof. Bernhard Keppler, wurde 1995 nach Wien berufen. Nachdem klar war, dass ich mit ihm mitkommen würde, habe ich noch während meiner Doktorarbeit angefangen, die zukünftigen Labore und Analytikräume zu planen. Einer der wichtigsten Räume war jener, wo das NMR des Institutes für Anorganische Chemie aufgestellt werden sollte, da es für die Aufstellung von NMR Spektrometern gewisse Anforderungen gibt (Statik, elektromagnetische Störfelder, Gebäudeschwingungen). D.h. dieser Raum, jetzt das NMR Zentrum, ist eine konstante Größe meiner Zugehörigkeit zur Fakultät für Chemie. Mein Büro und mein Labor waren durch die ständigen Umbauarbeiten an vielen Orten im Haus 2. Es gibt allerdings noch einen zweiten Grund, warum dieser Raum so besonders für mich ist. Ich habe hier SEHR VIEL Zeit meines Lebens verbracht, insb. auch in manchen Nächten und an Wochenenden. Es gab unzählige Geräteinstallationen, die sich teilweise über Wochen zogen. Hanspeter Kählig (Leiter des NMR Zentrums) und ich (als seine Stellvertreterin) haben diese immer begleitet, weil man dabei am meisten über die NMR Ausstattung lernt. Die Schaffung des komplett neu gestalteten NMR Zentrums war hierbei eine der herausforderndsten Aufgaben. Davon profitieren nun alle, die NMR Spektroskopie für ihre Forschung benötigen. Ganz besonderer Dank gilt auch Prof. Keppler, der als Dekan das alles ermöglichte.
Indikator: Gibt es besondere historische Fakten zu diesem Raum?
Galanski: Besondere historische Fakten zu diesem Raum sind mir leider nicht bekannt. Der Raum, eigentlich muss man sagen die Räume, gehörten ursprünglich zum Institut für Physikalische Chemie. Einige dieser Räume und teilweise auch die Gerätschaften darin waren schon historisch, zumindest in meinen Augen. Zum Aufbau des NMR Zentrums wurden die meisten Zwischenwände entfernt; es wurden Stützpfeiler im Kellergeschoss darunter aufgestellt und die Böden wurden teilweise komplett neu aufgebaut oder verstärkt. Hierzu wurde, und das ist vielleicht für viele unbekannt, die Bewehrung im Beton eisenfrei ausgeführt, da das viele Eisen evtl. die NMR Messungen stören könnte. Als Eisenersatz diente der Glasfaserverbundwerkstoff Combar®, der auch zum Beispiel im Bahn- und Gleisbau eingesetzt wird, um Induktionsströme im Bereich der Weichen zu vermeiden. Ein weiterer Aspekt, der uns bei der Planung des NMR Zentrums nicht wirklich bewusst war, ist der Erdbebenschutz. Durch das Entfernen der nichttragenden Zwischenwände mussten insbesondere die Stirnwände verstärkt werden. Wir, mein lieber Kollege Hanspeter Kählig und ich, haben abseits der Chemie viel dazu gelernt.
Indikator: Haben Sie eine lustige Anekdote zu diesem Raum?
Galanski: Zu diesem Raum gibt es einige Anekdoten, die in der Nachbetrachtung auch lustig sind. In der Situation allerdings war mir nicht wirklich zum Lachen zumute. An einem Freitag Nachmittag ging der Schalter unseres größten Magneten auf. Dies ist, durch die freiwerdende Energie, mit einem Heliumverlust verbunden. Unkontrolliert könnte dies zu einem Totalschaden des Magneten führen (Kosten > 1 Mio Euro). Wir haben an diesem Nachmittag noch 900 Liter flüssiges Helium bestellt und uns telefonisch die Erlaubnis von Dekan Keppler eingeholt, notfalls im Hotel bei der Uni zu übernachten. Tatsächlich haben Hanspeter Kählig und ich den Magneten bis zum Dienstag, an dem endlich ein Techniker angereist war, kontrolliert herunterfahren können. Dazu mussten wir über 3 Tage, Tag und Nacht, alle sechs Stunden flüssiges Helium in den Magneten transferieren. In den Zeiträumen dazwischen kontrollierte Hanspeter die Heliumstände ständig, damit wir schnell hätten reagieren können. Diese Zeit werde ich nie vergessen. Eine zweite Anekdote hätte ich auch noch. Der erste Magnet, der in diesem Raum aufgestellt wurde, war unabgeschirmt. Bei diversen Messungen hatten wir erhebliche Probleme. Wir führten dies auf magnetische Störfelder durch den Straßenbahnbetrieb in der Währinger Straße zurück. Die Bestätigung der Annahme war sehr einfach, wir mussten nur die Messungen wiederholen, wenn keine Straßenbahn fährt. Das war allerdings zw. 01:30 und 05:00 der Fall. Also führten wir diese Testmessungen mitten in der Nacht durch und waren davon fasziniert, was wir am Bildschirm sahen. Wir konnten so mit unseren NMR Messungen den Fahrplan der Straßenbahnen bestätigen und von der Herstellerfirma einen abgeschirmten Magneten erhalten. An dieser Stelle möchte ich auch meiner Frau danken, sie hat viel Geduld und Verständnis, insb. auch für die NMR Spektroskopie. Kein Wunder, wir haben uns bei der NMR Sommerschule 1997 in Niederöblarn kennengelernt.
Indikator: Wie sind Sie denn das erste Mal mit diesem Raum in Berührung gekommen?
Galanski: Wie ich schon sagte, war ich während meiner Doktorarbeit mit der Planung von diversen Räumen betraut. Nachdem auch die Geräte in den Nachbarräumen für die Aufstellung eines NMR Spektrometers von Interesse sind, habe ich einen Kollegen der Physikalischen Chemie, der ein Massenspektrometer betreute, telefonisch kontaktiert, um abzuklären, ob es zu Problemen kommen könnte. Das Telefonat war nicht ganz so, wie ich mir die erste Kontaktaufnahme vorgestellt hatte. Ich wurde mit den Worten: „Sie wissen schon, dass Sie mir mit Ihrem NMR ein Dorn im Auge sind“ begrüßt. Die Nachbarschafft hat sich nach einer gewissen Abkühlphase auch wieder rasch normalisiert.
