Mikroskop überwindet Optik-Gesetz

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Mikroskop überwindet Optik-Gesetz

auszug
Für die Entwicklung eines besonders scharfen Lichtmikroskops hat der Göttinger Physiker Stefan Hell den Deutschen Zukunftspreis 2006 erhalten. Die Schärfe des Geräts wird nicht mehr durch die Lichtwellenlänge begrenzt - ein Gesetz der Optik wurde so überlistet.



"Das beste Gefühl ist zu ahnen, wo es lang gehen könnte in der Natur", sagte Stefan Hell, Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, über seine Forschungsmotivation. "Und dann spielt die Natur mit. Das ist die wahre Genugtuung." Hell ist gelungen, was kaum einer seiner Wissenschaftlerkollegen für möglich gehalten hat: ein Lichtmikroskop zu bauen, das Objekte feiner auflösen kann, als es der Thüringer Ernst Abbe (1840 - 1905) in einem nach ihm benannten Gesetz formuliert hatte. Demnach wird die maximal mögliche Auflösung durch die Wellenlänge des im Mikroskop verwendeten Lichts begrenzt und liegt bei rund 200 Nanometern.
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Ein Anwärter auf den Nobelpreis.

Die Lichtwellenlänge galt immer als eine Grenze !

[wtf]

Geniale Erfindung, die die Nachteile eines REMs überwindet. Das riecht wirklich nach Nobelpreis (wie einst das Rastertunnelmikroskop).

[Frei-denker]

Ah, Physik ist ein fazinierendes Gebiet!

Ich hoffe, ich werde es noch erleben, daß man ein Mikroskop entwickelt, mit dem man Moleküle, Atome und Elektronen sichtbar machen kann.

Schade, daß das Leben so kurz ist, sonst würde ich noch Physik studieren.

[-jmw-]

Ich hab zwar keine Ahnung von Physik oder Optik, aber es ist jedensmal spannend, wenn sich angebliche Gesetze als doch nicht so gesetzmässig herausstellen. :]

[occasus]

Es hat sich kein physikalisches Gesetz als unrichtig herausgestellt, sondern es wurde quasi ausgetrickst, besser umgangen.

Verständlich? :cool2:

[Don]

Es hat sich kein physikalisches Gesetz als unrichtig herausgestellt, sondern es wurde quasi ausgetrickst, besser umgangen.

Verständlich? :cool2:

Korrekt, hier das Prinzip:

Abb. 1: Die STED-Mikroskopie. Der blaue Lichtstrahl (EXC beam) wird mithilfe eines geeigneten Spiegels in das Objektiv (Lens) gelenkt, wo er aufgrund der Beugung zu einem Spot von ca. 200 Nanometer Durchmesser fokussiert wird. Er regt Fluoreszenz-Markermoleküle an, mit denen man die zu untersuchenden Moleküle (z. B. Proteine) der Probe markiert hat. Die Markermoleküle gelangen so in einen höheren Energiezustand, aus dem sie Licht anderer Wellenlänge emittieren (Fluoreszenz) und dabei in den Grundzustand zurückkehren. Das Fluoreszenzlicht (grün) wird vom selben Objektiv aufgefangen und im Detektor registriert. Rastert man mit diesem blauen Anregungs-Spot die Probe (Zelle) ab und registriert jeweils das entstehende Fluoreszenzlicht in einem Rechner, so bekommt man ein Bild der Probe. Dabei gilt: Je kleiner der Anregungs-Spot, desto schärfer ist das Mikroskop. Leider lässt sich aufgrund der Beugung der Anregungspot normalerweise nicht weiter verkleinern. Der Trick der STED-Mikroskopie besteht nun darin, dass man einen zweiten Strahl (STED beam, orange eingezeichnet) verwendet, der die angeregten Fluoreszenzmarker abregt, bevor sie Fluoreszenzlicht emittieren. Wenn man den STED-Strahl ringförmig (STED spot) um den Anregungs-Spot ausbildet, bewirkt man, dass vorwiegend Marker aus dem Außenbereich des Anregungsspots abgeregt werden und nicht in seinem Inneren. Das Ergebnis ist ein effektiver Fluoreszenzspot (grün), der hier auf etwa 66 Nanometer im Durchmesser reduziert ist. Macht man den STED-spot sehr intensiv, lässt sich dieser Fleck prinzipiell bis auf Molekülgröße schärfen und eine molekulare Auflösung erzielen - eine spannende Aufgabe für die nahe Zukunft.

[Misteredd]

Ah, Physik ist ein fazinierendes Gebiet!

Ich hoffe, ich werde es noch erleben, daß man ein Mikroskop entwickelt, mit dem man Moleküle, Atome und Elektronen sichtbar machen kann.

Schade, daß das Leben so kurz ist, sonst würde ich noch Physik studieren.

Das Rasterelektronenmikroskop kann das. Atome ja, Elektronen leider nein.

[Frei-denker]

Das Rasterelektronenmikroskop kann das. Atome ja, Elektronen leider nein.

Da sagte mein Physiklehrer neulich das Gegenteil. Der meinte, man könnte noch nichtmal Moleküle sehen. Diese seien bisher nur ein Denkmodell. Zeig mir doch mal ein Foto von einem Atom.

[Don]

Da sagte mein Physiklehrer neulich das Gegenteil. Der meinte, man könnte noch nichtmal Moleküle sehen. Diese seien bisher nur ein Denkmodell. Zeig mir doch mal ein Foto von einem Atom.

Subatomare Auflösung mit AFM:
Erstes atomar aufgelöstes AFM-Bild einer reaktiven Oberfläche. Bildgröße 18 nm x 18 nm. Science 267, 68 (1995).

Rasterkraft-Mikroskopie (Atomic-Force-Microscopy) (AFM)
Dein Physiklehrer sollte sich mal fortbilden. Immerhin stammt das Bild aus 1995.

[SAMURAI]

Aus Sicht der menschlichen Augen wäre schon ein gewöhnliches Mikroskop eine Umgehung.