|
Ein völlig neues optisches Mikroskopieverfahren, das einzigartige Möglichkeiten für die Beobachtung von lebenden Zellen und die Qualitätskontrolle und Charakterisierung von Halbleiterchips eröffnet, haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Biochemie und der Universität von Texas, USA, entwickelt.
Erstmalig hatten die Wissenschaftler eine Superlinse mit einem Nahfeldmikroskop kombiniert und damit die bisherigen Auflösungsgrenzen überwunden. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts (MPI) für Biochemie entwickeln seit Jahren so genannte optische Nahfeldmikroskope, um das Beugungslimit der Lichtmikroskopie zu überwinden. Beugung führt dazu, dass mit konventionellen Lichtmikroskopen alle Details, die kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts, nicht mehr scharf abgebildet werden können.
Die Entwicklung von Superlinsen ist ein international sehr aktuelles Forschungsthema, denn auch Superlinsen ermöglichen hoch aufgelöste optische Lichtmikroskopie. Allerdings war bisher noch unklar, wie man Superlinsen in ein optisches Mikroskopiesystem integrieren könnte. Auch stand die experimentelle Demonstration aus, dass sich damit tatsächlich kleine zweidimensionale Objekte abbilden lassen.
Das theoretische Konzept der Superlinse wurde im Jahr 2000 von Sir John Pendry am Imperial College, London, entwickelt. Die einfachste Form einer Superlinse ist eine dünne Scheibe eines Materials mit negativem Brechungsindex. Materialien mit einer solchen exotischen Eigenschaft sind derzeit allerdings noch in der Entwicklung. Sobald die Scheibe allerdings dünner als die verwendete Wellenlänge ist, können natürliche Materialien benutzt werden. Eine dünne Superlinse beispielsweise aus Silber ermöglicht optische Abbildungen mit einer Auflösung jenseits des Beugungslimits. Das mikroskopische Bild der Superlinse wird allerdings nicht vergrößert und kann nur indirekt mit aufwändigen Lithographiemethoden sichtbar gemacht werden. Durch die Kombination einer Superlinse mit ihrem Infrarot-Nahfeldmikroskop demonstrieren die MPI-Wissenschaftler nun erstmals die Möglichkeit, das Bild einer Superlinse durch optische Mikroskopie darzustellen.
In der Nahfeldmikroskopie wird die Probenoberfläche mit einer sehr feinen Sonde abgetastet, um die so genannten elektromagnetischen Nahfelder des Objekts zu erfassen. Jedes noch so kleine Objekt ist bei Beleuchtung von Nahfeldern umgeben, welche nicht dem Beugungslimit unterliegen, aber alle optischen Details des Objekts enthalten. Aus ihnen lassen sich Bilder mit ungeheurer Detailschärfe gewinnen. Ein Nachteil der Nachfeldmikroskopie war bisher, dass sie nur auf Oberflächenuntersuchungen beschränkt ist. Ein Einsatz in der Qualitätskontrolle von vergrabenen Halbleiterstrukturen war deshalb nur bedingt möglich. Der Blick ins Innere von Zellen war ganz ausgeschlossen: Der mechanische Kontakt der Sonde mit der weichen Membran und die wässrige Umgebung, die eine lebende Zelle benötigt, erschweren auch die Aufnahme hoch aufgelöster Bilder von Zelloberflächen.
Die Bilder der Martinsrieder Forscher liefern die höchste relative Auflösung (bezogen auf die Wellenlänge), die jemals mit einer Superlinse erzielt wurde. Das extrem aufwändige Lithografie-Verfahren zum Sichtbarmachen des Bildes entfiel vollständig. Die Forscher konnten auf diese Weise erstmalig Bilder einer Superlinse mit einem rein optischen Verfahren aufzeichnen.
Originalveröffentlichung: T. Taubner, D. Korobkin, Y. Urzhumov, G. Shvets, R. Hillenbrand; "Near-Field Microscopy Through a SiC Superlens"; Science 2006.
Ähnliche Beiträge Neuere Beiträge
Ältere Beiträge
|
Home 
Medizin/Pharma 
Login
Medizintechnik ein
prosperierender Zweig in Praxis und Klinik
