Mikroskopie: 10 Bilder aus der Mikrowelt, die Sie gesehen haben sollten
"There's Plenty of Room at the Bottom" - unten ist eine Menge Platz - betitelte der Physiker Richard Feynman 1959 einen Vortrag über das, was später Nanotechnik heißen sollte. Heute wissen wir: Jenseits dessen, was das Auge noch auflösen kann, liegt eine ganze Welt voller Wunder. Wir haben die schönsten von ihnen zusammengestellt.
© Technische Universität Wien (Ausschnitt)
© Igor Siwanowicz / Olympus BioScapes Competition (Ausschnitt)
10. Kleine große Klappe | Die Fangblase des Zwerg-Wasserschlauchs (Utricularia gibba) misst nur 730 Mikrometer im Durchmesser. In dieser fluoreszenzmikroskopischen Aufnahme sind Zellwände grün und blau, Chlorophyll dagegen rot eingefärbt. Im Fangkorb liegen bereits nahrhafte einzellige Algen. Für das Bild erhielt der Fotograf Igor Siwanowicz den ersten Preis in der 2013 Olympus BioScapes Competition.
Mit freundlicher Genehmigung von Olympus Bioscapes
© Technische Universität Wien (Ausschnitt)
9. Laserdrucker einmal anders | Dieser nur 285 Mikrometer lange Rennwagen entstand in einem an der Technischen Universität Wien entwickelten speziellen 3-D-Drucker. Anders als in normalen Druckern kann man bei so kleinen Objekten den Kunststoff nämlich nicht von allein härten lassen – bei Objekten im Mikromaßstab fallen selbst kleinste Verformungen ins Gewicht. Stattdessen verwenden die beteiligten Forscher ein lichtempfindliches Harz und einen Laser, der das Material blitzschnell härtet, sobald es am vorgesehenen Ort ist.
© National Institutes of Health (Ausschnitt)
8. Der Bewegungsapparat der Zelle | Zellen sind keineswegs einfache Säckchen voller Zytoplasma, sie besitzen ein kompliziertes Skelett, das sie stabilisiert und als Widerlager für Bewegungen dient. In dieser Abbildung sind die beiden wichtigsten Komponenten des Zellskeletts mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert: Die Mikrotubuli (grün) spannen sich über lange Strecken quer durch die Zelle, während die Aktinfilamente (rot) ein dreidimensionales Netzwerk nahe der Zellmembran bilden und dort neben den Bewegungen der Zelle insgesamt auch an der Funktion der Membran beteiligt sind. Blau markiert ist der Zellkern.
© Stephan Hofmann, Takeshi Kasama, Rafal Dunin-Borkowski (Ausschnitt)
7. Kohlenstoff-Nanobäumchen | Wie die Krone eines Baums wachsen Filamente aus amorphem Kohlenstoff aus dem Ende eines Bündels aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Die Baumform verdankt die Struktur einem angelegten Magnetfeld.
© U.S. Department of Agriculture (Ausschnitt)
6. Sechsecke in Sechsecken | Gefrierendes Wasser folgt – zumindest unter Bedingungen, die auf der Erde gemeinhin herrschen – ganz bestimmten Symmetrien: denen des hexagonalen Kristallsystems. Entsprechend zeigt auch dieses elektronenmikroskopische Bild von Schneekristallen Sechsecke in allen Variationen. Das Bild ist nachträglich koloriert.
© Siddhartha Pathak / Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) (Ausschnitt)
5. Der dunkle Turm | Die Säule in der Mitte des Bilds besteht aus Bündeln von Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit Hilfe eines Ionenstrahls zu dieser Struktur geformt wurden. Am Forschungsinstitut EMPA in der Schweiz testen Wissenschaftler, wie bruchfest solche Strukturen sind.
© Heinz D. Wanzenboeck & Gottfried Hochleitner, TU Wien (Ausschnitt)
4. Ein zufälliger Zwerg | Durch Zufall entstand diese Figur eines Zwergs, dessen aktuelle Verfassung wir der Fantasie des Lesers überlassen. Entstehen sollte auf dem Fleck eisenhaltigen Katalysators eigentlich ein Nanodraht, dessen Anfang auch noch zu erkennen ist. Nach kurzer Zeit jedoch endete sein Wachstum, stattdessen entstand aus dem abgeschiedenen Kohlenstoff ein seltsam geformter Klumpen Ruß.
© Materials Research Society & Wim Noorduin, Harvard University (Ausschnitt)
3. Kristall-Rose | Diese nur nanometergroße Rose aus einem Bariumkarbonat-Silikat-Mischkristall ist mehr als nur hübsche Spielerei. Bisher war es kaum möglich, aus anorganischen Materialien komplexe Formen heranwachsen zu lassen. Mit Hilfe von gezielt gesteuerten Veränderungen von pH-Wert und anderen Parametern hat jedoch Wim Noorduin von der Harvard University blumenartige Strukturen in sehr unterschiedlichen Formen heranwachsen lassen – unter anderem diese Rose. Das Bild ist nachträglich eingefärbt.
© Lionel Cervera-Gontard, Rafal Dunin-Borkowski, Crispin Hetheringon, Shery Chang, Angus Kirkland, Dogan Ozkaya (Ausschnitt)
2. Atomare Schichttorte | In sauberen Reihen geordnet liegen die Atome dieses fünf Nanometer großen Platin-Nanoteilchens. Interessant wird es jedoch dort, wo die Ordnung aufhört: An der Oberfläche bilden die Atomlagen Stufen und Ecken, an denen die Atome besonders reaktiv sind – und als Katalysatoren Stoffe in andere umwandeln können.
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© IBM Research, Zürich (Ausschnitt)
1. Die Bausteine der Materie | Nur 1,4 Nanometer lang ist das Molekül Pentacen, das 2009 von Leo Gross und seinem Team von IBM Research in Zürich mit einem Rasterkraftmikroskop abgebildet wurde. Bisher waren Moleküle unsichtbar, so dass ihre Strukturen und Symmetrien nur mühsam und indirekt aus physikalischen und chemischen Analysen erschlossen werden konnten. Inzwischen gelang es Gross und Kollegen, mit Hilfe solcher Abbildungen die umstrittene Struktur eines Moleküls direkt zu sehen.
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