Lichtmikroskop: 40 Nanometer beobachtbar
Metamaterial von Forschern der University of California erhöht Auflösung auf das Fünffache
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Metafolie: verbessert Auflösung erheblich (Foto: Junxiang Zhao, ucsd.edu) |
San Diego (pte017/01.06.2021/11:30)
Mit Lichtmikroskopen lassen sich künftig Objekte beobachten, die ganze 40 Nanometer groß sind. Das bedeutet eine fünfmal höhere Auflösung, verglichen mit den heutigen Geräten. „Es ist sehr einfach und benutzerfreundlich", sagt Zhaowei Liu, Professor für Elektro- und Computertechnik an der University of California am Standort San Diego https://ucsd.edu/. „Legen Sie einfach eine Probe auf das Material und stellen Sie das Ganze unter ein normales Mikroskop – es ist keine ausgefallene Modifikation erforderlich."
[b]Speziell für lebendes Material[/b]
Lichtmikroskope sind unerlässlich, wenn es um die Beobachtung von lebenden Zellen geht. Mit höher auflösenden Geräten ist das nicht möglich, etwa mit Elektronenmikroskopen. Diese Technik funktioniert nur, wenn sich die Probe in einem luftleeren Raum befindet, in dem kein Leben möglich ist.
„Die größte Herausforderung bestand darin, eine Technologie zu finden, die eine sehr hohe Auflösung hat und auch für lebende Zellen sicher ist", sagt Liu. Er hat sie mit seinem Team gemeistert. Die hohe Auflösung wird mit einem Objektträger erreicht, der mit einem Material beschichtet ist, das die Wellenlänge des Lichts reduziert. Lichtmikroskope können nur Objekte sichtbar machen, die der Wellenlänge entsprechen. Wird sie geringer nimmt die Auflösung zu.
[b]Das endgültige Bild entsteht im Computer[/b]
Das Metamaterial, das dieses Kunststück schafft, besteht aus mehreren nanometerdünnen Schichten aus Silber und Quarzglas. Durchfallendes Licht wird gestreut und fällt auf die Probe, die auf dem Objektträger liegt. Es entsteht eine ganze Serie von Bildern mit niedriger Auflösung, die mit Hilfe eines Rekonstruktionsalgorithmus` computergestützt zu einem hochaufgelösten Bild zusammengesetzt werden. Wenn der Rechner leistungsfähig genug ist entstehen die Bilder nahezu in Echtzeit.
Bei einem Test beobachteten die Forscher mit der neuen Technik winzige fluoreszierende Kügelchen, die 40 bis 80 Nanometer voneinander entfernt waren. Sie ließen sich deutlich voneinander unterscheiden, während sie in einem normalen Mikroskop als einziger heller Fleck auftauchen. Die Entwickler präsentierten ihr Forschungsergebnis in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications" https://www.nature.com/ncomms/.
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