Die Mikroskopie erlaubt Forschern einen Blick auf winzige Details, auf die Vorgänge in den Zellen und in verschiedenen Materien. Die Erkenntnisse aus dem Einblick in die für das bloße Auge unsichtbaren Vorgänge, haben schon viele Erfindungen voran gebracht, sei es auf dem Gebiet der Medizin, im Bereich der Technik, der Chemie oder in der Atomkraft. Es wird immer wieder diskutiert, wo eigentlich die Grenzen der Mikroskopie verlaufen. Was kann die Mikroskopie noch erkennbar machen und wo wird sie versagen?
Grenzen schon früh definiert
Die Grenzen für das Mikroskop wurden schon frühzeitig vorhergesagt. Im 19. Jahrhundert erklärte der Wissenschaftler Ernst Karl Abbé, dass die Grenze der Auflösung durch das klassische Mikroskop bei zirka 200 Nanometern läge im sichtbaren Lichtbereich. Es wurde aber diese Grenze immer weiter hinausgeschoben, denn mit der Erfindung neuer Mikroskope gelang auch eine Erweiterung der sichtbaren Bereiche. Stefan Hell vom Deutschen Krebsforschungsinstitut in Heidelberg gelang eine etwa zehnmal größere Auflösung. Er setzte diverse Laser und fluoreszierende Moleküle ein, um die Vorgänge in Zellen noch besser erkennbar zu machen. Ihm haben es Wissenschaftler zu verdanken, dass sie jetzt beobachten können, wie einzelne Moleküle sich durch Zellen bewegen. Doch kann man diese Ansichten noch verbessern und die Darstellung noch weiter auflösen? Die Grenze der Mikroskopie liegt genau dort, wo zwei Punkte noch unabhängig voneinander gesehen werden und noch nicht zu einem Punkt verschmelzen. Es wird weiter versucht, diese Grenze hinauszuschieben.
Neue Technik für bessere Sichtbarkeit winziger Moleküle
Die Rasterkraftmikroskopie schiebt die Grenzen der Mikroskopie noch weiter hinaus. Mit der einzigartigen Technik, bei der eine feine Nadel mit einer Spitze aus Silizium die Oberfläche einer Probe abtastet, kann noch kleinere Dinge darstellen. Das geschieht ganz ohne Licht. Zeilenweise tastet die Spitze über das Material und kann dieses so scheibchenweise wieder darstellen. Man muss sich das Vorgehen vorstellen wie bei einer Grammophonnadel, die feinste Unebenheiten wahrnimmt. Die Rasterkraftmikroskopie konnte so weit entwickelt werden, dass man nun molekulare Zusammenhänge deutlich darstellen kann. Man kann mit der innovativen Technik Dinge zeigen, die nur ein zehnmillionstel Millimeter groß sind. Die unvorstellbar winzigen Atome und ihre Konstellationen kann man beispielsweise als hexagonale Benzolringe oder als Wasserstoff-Kohlenstoff-Verbindungen sehen. Diese Strukturen konnte man bisher nur als abstrakte Bilder finden, die Wissenschaftler nutzten, um die Verbindungen zu erklären. Noch nie konnte man die Details so deutlich sehen und die früheren Erkenntnisse beweisen. Diese Darstellung ist schon spektakulär, aber die Forschung will natürlich noch weitere Fortschritte erfahren auf dem Gebiet der Mikroskopie. Die Arbeit an Mikroskopen für noch kleinere Dinge, die man abbilden könnte, läuft auf Hochtouren. Man darf gespannt sein, welche Technik die winzigen Atome und Moleküle zeigen wird. Die einfallsreichen Forscher werden sicher bald wieder mit einer Innovation überraschen, die uns noch tiefere Einblicke in die Natur und Wissenschaft gibt.
Bildnachweis: chokniti-adobe.stock.com
Bildnachweis: WavebreakmediaMicro-adobe.stock.com
