3D-Bilder werden nicht nur in der Medizin erzeugt, auch Materialwissenschaftler blicken gern ins Innere eines Körpers. Berliner Forschern ist es nun erstmals gelungen, Magnetfelder im Inneren von massiven, nicht transparenten Materialien dreidimensional darzustellen. Sie berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Physics.
Die Forscher des Hahn-Meitner-Instituts (HMI) um Nikolay Kardjilov haben in ihrer Studie die Neutronentomographie genutzt. Neutronen, das sind elektrisch ungeladene Elementarteilchen, besitzen ein so genanntes magnetisches Moment und sind daher besonders geeignet, um Phänomene wie den Magnetismus zu untersuchen. Sie verhalten sich im Magnetfeld ähnlich wie Kompassnadeln, das heißt, sie führen kleine Kreiselbewegungen um die Achse eines angelegten Magnetfeldes aus. Physiker sprechen vom Neutronenspin.
Dieser kann aber nun polarisiert werden. Das heißt, alle Kompassnadeln richten sich gleichmäßig zum Magnetfeld aus. Wird eine Probe mit derartigen spinpolarisierten Neutronen bestrahlt, ändert sich der Drehwinkel der kleinen Kreisel, ihre Spinrotation.
Wählerische Analysatoren
Das Team um Kardjilov nutzte dies als Messparameter für die Tomographie-Experimente. Die Forscher entwickelten Apparaturen, so genannte Analysatoren, die nur Neutronen mit einer bestimmten Drehrichtung passieren lassen. Damit wird das Bild erzeugt. Kardjilov erläutert dies im Vergleich zu einer medizinischen CT-Aufnahme: Knochen oder Gewebe lassen beim Bestrahlen mit Röntgenlicht je nach ihrer Dichte die Lichtwellen in unterschiedlicher Intensität passieren.
