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Die meisten herkömmlichen Lichtmikroskope haben eine Auflösung von etwa 200 nm. Wissenschaftler haben nun jedoch einen Weg gefunden, die Genauigkeit mit einem neuen Objektträger auf 40 nm zu erhöhen. Das von Wissenschaftlern der University of California in San Diego entwickelte Glas ist mit einem „hyperbolischen Metamaterial“ beschichtet.
Es besteht aus abwechselnden Nanometerschichten aus Quarzglas und Silber. Wenn Licht diese Beschichtung durchdringt, wird seine Wellenlänge reduziert und die Strahlung selbst wird gestreut, wodurch ein gesprenkeltes Muster entsteht.
Der auf das Glas gelegte Prüfling wird aus verschiedenen Winkeln beleuchtet. Das durch die Probe und das Glas hindurchtretende Licht wird vom Mikroskop erfasst. Das Ergebnis ist eine Reihe von Beispielbildern mit niedriger Auflösung.
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Der Computer verwendet dann einen speziellen Bildrekonstruktionsalgorithmus und kombiniert mehrere Bilder mit niedriger Auflösung zu einem Bild mit hoher Auflösung. So erhalten Wissenschaftler mit einem gewöhnlichen Lichtmikroskop und einem speziellen Glasobjektträger Bilder von viel kleineren Objekten, als dies zuvor möglich war.
Experimente von Physikern mit dem hyperbolischen Metamaterial zeigen, dass das neue Glas es einem Menschen ermöglicht, einzelne Filamente des Aktinproteins in Zellen, die mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert sind, sowie mikroskopisch kleine fluoreszierende Kugeln und Quantenpunkte, die sich in einem Abstand von 40 to befinden, durch ein Mikroskop zu sehen 80 Nanometer.
Wissenschaftler passen die Technologie jetzt an, um subzelluläre Strukturen in lebenden Zellen zu sehen. Dies erfordert normalerweise ein ausgeklügeltes Elektronenmikroskop, aber selbst das kann dies in einer lebenden Zelle nicht leisten, da die Probe in einer Vakuumkammer platziert werden muss. Das neue Gerät wird voraussichtlich wesentlich teurere und kompliziertere Mikroskope ersetzen können.
Der vollständige Text der Studie ist auf der Website von Nature Communications verfügbar über den Link.
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