Beleuchtung im Miniaturformat

News: Beleuchtung im Miniaturformat

Konstanzer Physiker haben die vermutlich kleinste Taschenlampe der Welt gebaut: Die Glühbirne der Vorrichtung besteht aus einem einzelnen Molekül, das sie an der Spitze einer Glasfaser befestigt und durch Laserbestrahlung zum Leuchten gebracht haben. Die winzige Lichtquelle ist in ein Mikroskop eingebaut, mit dem dank der neuen Methode zukünftig Auflösungen bis hinunter auf die molekulare Ebene erzielt werden können. Auf der Grundlage der neuen Methode könnte man zukünftig kleinste Stoffmengen optisch analysieren - was zum Beispiel bei der Untersuchung der Funktion von Biomolekülen, wie Proteinen oder Enzymen hilfreich sein könnte.

Die Auflösung ist ein Maß für die minimale Entfernung zweier Punkte, die durch das Gerät betrachtet gerade noch unterschieden werden können. Darum sind Lichtmikroskope zur Untersuchung sehr kleiner Objekte eigentlich nicht geeignet. Schuld sind die Gesetze der Optik, die dem Mikroskop zugrunde liegen: Sie verhindern, dass Strukturen, die wesentlich kleiner als die Wellenlänge des verwendeten Lichts sind, betrachtet werden können.

Mit der so genannten optischen Nahfeld-Mikroskopie haben Physiker einen "Trick" gefunden, dieses Problem zu umgehen: Sie beleuchten das zu untersuchende Objekt mit einer Lichtquelle, die kleiner als die Wellenlänge des Lichtes ist. Diese beleuchtet dann einen Teil des Objekts, der etwa genau so groß ist wie die Lichtquelle selbst. Schritt für Schritt kann man so ein Bild des gesamten Objekts aus vielen Einzelmessungen zusammensetzen.

Projektleiter Vahid Sandoghar und seine Kollegen von der Universität Konstanz haben diesen Trick nun auf die Spitze getrieben, und zwar im wahrsten Sinne des Wortes: Sie befestigten ein einzelnes Molekül an der Spitze einer Glasfaser, brachten es zum Leuchten und untersuchten damit ein sehr kleines Aluminium-Gitter (Nature vom 18. Mai 2000). Das Molekül, so genanntes Terrylen, ist fluoreszent, das heißt es wird von Laserlicht, das durch die Glasfaser geschickt wird, zum Leuchten angeregt.

Jürgen Mlynek, Lehrstuhlinhaber der Abteilung Optik mit Photonen, Atomen und Molekülen an der Universität Konstanz, sieht in der neuen Methode ein großes Potential für zukünftige Anwendungen: "Die Industrie ist sehr daran interessiert, immer kleinere Mengen beispielsweise von DNA und anderen Biomolekülen immer genauer untersuchen zu können. Auch bei der Suche nach neuen Medikamenten sind Analysetechniken gefragt, die mit geringste Stoffmengen gelingen. Vielleicht kann man eines Tages Proben untersuchen, die aus nur wenigen Molekülen bestehen." Außerdem wollen die Konstanzer Forscher versuchen, ihre molekulare Taschenlampe noch näher an das untersuchte Objekt heranzubringen und damit die Auflösung noch weiter zu verbessern.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 19.5.1999
"Ein chemisches Mikroskop für die Nanotechnik"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Brennpunkt-Thema vom 27.7.1999
"Schärferer Blick für Mikroskope"

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