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Wo liegen die Grenzen der Mikroskopie?

Mikroskope erlauben uns aufregende Reisen in die Welt der Materie. Über die Jahrhunderte wurden sie immer genauer und haben immer kleinere Details aufgelöst. Hat ihre Sehkraft eine Grenze? Ein Beitrag aus dem Journal of Unsolved Questions (JUnQ)

Die Definition klingt einleuchtend – und doch setzt sie keine klaren Grenzen: Solange zwei Objekte noch einzeln zu erkennen sind und nicht zu einem Punkt verschwimmen, ist die Auflösungsgrenze für die Mikroskopie noch nicht erreicht. Der Physiker Ernst Karl Abbé hat schon in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts berechnet, wo diese Auflösungsgrenze liegt: Für die klassische optische Mikroskopie, so seine Rechnung, liegt sie im sichtbaren Bereich des Lichts bei etwa 200 Nanometer – das ist ungefähr ein Zweihundertfünfzigstel der Dicke eines menschlichen Haares.

Da sich Wissenschaftler aber nie mit dem aktuellen Wissensstand zufriedengeben, haben ganze Generationen von ihnen große Anstrengungen unternommen, um die Auflösung von Mikroskopen zu verbessern. Einer von ihnen ist Stefan Hell vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg und vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen. Ihm ist es gelungen, dank fluoreszierender Moleküle und spezieller Laser die mikroskopische Auflösung noch zehnmal genauer zu machen. So können nun einzelne Moleküle bei ihrer Bewegung durch lebende Zellen beobachtet werden. Für diese Leistung hat Hell im vergangenen Jahr den Chemie-Nobelpreis erhalten.

Selbst damit aber ist die Reise in die Welt der kleinsten Teilchen noch nicht beendet. Vielversprechend ist etwa die Rasterkraftmikroskopie: Hier tastet eine extrem scharfe Spitze aus Silizium die Oberfläche einer Probe zeilenweise ab, ähnlich einer Plattennadel auf einer Schallplatte. Diese Technik kommt völlig ohne Licht aus und wurde in jüngerer Vergangenheit so weit vorangetrieben, dass sie molekulare Strukturen abbilden kann. Ihre Bilder zeigen zum Beispiel hexagonale Benzolringe und Kohlenstoff -Wasserstoff - Bindungen, die bislang wegen ihrer kaum vorstellbaren Größe von nur gut einem Zehnmillionstel Millimeter höchstens als Zeichnung in Chemielehrbüchern abgebildet sind.

Mit Techniken wie diesen hat die Erkundungstour in die Materie riesige Fortschritte gemacht. Zu Ende wird sie damit sicher noch nicht sein. Das immer Kleinere lockt noch weiter mit großen Geheimnissen.

Weitere ungelöste Fragen: www.junq.info

Zum Weiterlesen: STED-Mikroskopie: Nobelpreis für Stefan Hell

21.07.2015 , Robert Lindner

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