Neues Material schrumpft Licht und ermöglicht 2,5x bessere Mikroskope

Dass die Weiterentwicklung optischer Mikroskope noch nicht ausgereizt ist, haben Ingenieure der University of California San Diego nun eindrucksvoll bewiesen: Sie schrumpfen die Wellenlängen des Lichts und machen dadurch deutlich mehr sichtbar. Das Problem bei der Vergrößerung von Bildern kleiner Strukturen ist die Frequenz der Wellen, mit denen diese sichtbar gemacht werden. Je weiter sich die Größe einer Struktur, die man sich ansehen will, und die Wellenlänge des Lichts annähern, umso unschärfer wird das Bild. Wenn die Wellenlänge sogar größer ist als das Objekt, sieht man nur noch eine Art Schatten. Da die Verfahren zur Nutzung niedrigster Wellenlängen deutlich komplizierter sind als die Optik eines Lichtmikroskops, müssen die Objekte hier meist starr sein, was beispielsweise eine genaue Untersuchung lebender Zellen unmöglich macht.

Ein spezielles Material sorgt nun aber dafür, dass die Wellenlänge des Lichts massiv reduziert wird. Auf diese Weise kann ein Objekt nun auch unter einem Lichtmikroskop sichtbar gemacht werden, das bisher nicht zu erkennen war. Die Auflösung wird massiv gesteigert, so dass eine starke Vergrößerung trotzdem noch klare Bilder ergibt. Lichtmikroskop mit Schrumpf-TechnikLinks normales Mikroskop, rechts mit geschrumpftem Licht

Kein Umbau nötig

"Es ist sehr einfach und leicht zu benutzen: Man legt das zu beobachtende Sample einfach auf das Material und schiebt alles unter ein normales Mikroskop - es sind keine ausgefallenen Modifikationen nötig", erklärte Professor Zhaowei Liu von der UC San Diego. Das zugehörige Paper seines Forschungsteams wurde nun in Nature Communications veröffentlicht.

Konkret sieht die Sache so aus: Die physikalische Grenze bei der Nutzung normaler Lichtmikroskope liegt bei Strukturen mit einer Größe von 200 Nanometern. Alles, was kleiner ist, verschwimmt zu einheitlichen Objekten. Mit Hilfe des nun erfundenen Lichtschrumpfers lassen sich hingegen Strukturen bis hinunter zu 40 Nanometern gut auflösen. Die maximale Vergrößerung von Lichtmikroskopen wird also um den Faktor 2,5 verbessert.

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