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DEUTSCHER ZUKUNFTSPREIS
Mikroskop überwindet Optik-Gesetz
auszug
Für die Entwicklung eines besonders scharfen Lichtmikroskops hat der Göttinger Physiker Stefan Hell den Deutschen Zukunftspreis 2006 erhalten. Die Schärfe des Geräts wird nicht mehr durch die Lichtwellenlänge begrenzt - ein Gesetz der Optik wurde so überlistet.
http://www.spiegel.de/img/0,1020,745214,00.jpg
"Das beste Gefühl ist zu ahnen, wo es lang gehen könnte in der Natur", sagte Stefan Hell, Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, über seine Forschungsmotivation. "Und dann spielt die Natur mit. Das ist die wahre Genugtuung." Hell ist gelungen, was kaum einer seiner Wissenschaftlerkollegen für möglich gehalten hat: ein Lichtmikroskop zu bauen, das Objekte feiner auflösen kann, als es der Thüringer Ernst Abbe (1840 - 1905) in einem nach ihm benannten Gesetz formuliert hatte. Demnach wird die maximal mögliche Auflösung durch die Wellenlänge des im Mikroskop verwendeten Lichts begrenzt und liegt bei rund 200 Nanometern.
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Ein Anwärter auf den Nobelpreis.
Die Lichtwellenlänge galt immer als eine Grenze !
Geniale Erfindung, die die Nachteile eines REMs überwindet. Das riecht wirklich nach Nobelpreis (wie einst das Rastertunnelmikroskop).
Frei-denker
24.11.2006, 11:10
Ah, Physik ist ein fazinierendes Gebiet!
Ich hoffe, ich werde es noch erleben, daß man ein Mikroskop entwickelt, mit dem man Moleküle, Atome und Elektronen sichtbar machen kann.
Schade, daß das Leben so kurz ist, sonst würde ich noch Physik studieren.
Ich hab zwar keine Ahnung von Physik oder Optik, aber es ist jedensmal spannend, wenn sich angebliche Gesetze als doch nicht so gesetzmässig herausstellen. :]
Es hat sich kein physikalisches Gesetz als unrichtig herausgestellt, sondern es wurde quasi ausgetrickst, besser umgangen.
Verständlich? :cool2:
Es hat sich kein physikalisches Gesetz als unrichtig herausgestellt, sondern es wurde quasi ausgetrickst, besser umgangen.
Verständlich? :cool2:
Korrekt, hier das Prinzip:
http://www.mpg.de/-snm-0135020272-1120309833-0000008416-0000042079-1120892445-enm-bilderBerichteDokumente/multimedial/bilderWissenschaft/2006/04/Hell0601/Web_Pressebild.jpeg
Abb. 1: Die STED-Mikroskopie. Der blaue Lichtstrahl (EXC beam) wird mithilfe eines geeigneten Spiegels in das Objektiv (Lens) gelenkt, wo er aufgrund der Beugung zu einem Spot von ca. 200 Nanometer Durchmesser fokussiert wird. Er regt Fluoreszenz-Markermoleküle an, mit denen man die zu untersuchenden Moleküle (z. B. Proteine) der Probe markiert hat. Die Markermoleküle gelangen so in einen höheren Energiezustand, aus dem sie Licht anderer Wellenlänge emittieren (Fluoreszenz) und dabei in den Grundzustand zurückkehren. Das Fluoreszenzlicht (grün) wird vom selben Objektiv aufgefangen und im Detektor registriert. Rastert man mit diesem blauen Anregungs-Spot die Probe (Zelle) ab und registriert jeweils das entstehende Fluoreszenzlicht in einem Rechner, so bekommt man ein Bild der Probe. Dabei gilt: Je kleiner der Anregungs-Spot, desto schärfer ist das Mikroskop. Leider lässt sich aufgrund der Beugung der Anregungspot normalerweise nicht weiter verkleinern. Der Trick der STED-Mikroskopie besteht nun darin, dass man einen zweiten Strahl (STED beam, orange eingezeichnet) verwendet, der die angeregten Fluoreszenzmarker abregt, bevor sie Fluoreszenzlicht emittieren. Wenn man den STED-Strahl ringförmig (STED spot) um den Anregungs-Spot ausbildet, bewirkt man, dass vorwiegend Marker aus dem Außenbereich des Anregungsspots abgeregt werden und nicht in seinem Inneren. Das Ergebnis ist ein effektiver Fluoreszenzspot (grün), der hier auf etwa 66 Nanometer im Durchmesser reduziert ist. Macht man den STED-spot sehr intensiv, lässt sich dieser Fleck prinzipiell bis auf Molekülgröße schärfen und eine molekulare Auflösung erzielen - eine spannende Aufgabe für die nahe Zukunft.
Misteredd
24.11.2006, 17:59
Ah, Physik ist ein fazinierendes Gebiet!
Ich hoffe, ich werde es noch erleben, daß man ein Mikroskop entwickelt, mit dem man Moleküle, Atome und Elektronen sichtbar machen kann.
Schade, daß das Leben so kurz ist, sonst würde ich noch Physik studieren.
Das Rasterelektronenmikroskop kann das. Atome ja, Elektronen leider nein.
Frei-denker
24.11.2006, 18:03
Das Rasterelektronenmikroskop kann das. Atome ja, Elektronen leider nein.
Da sagte mein Physiklehrer neulich das Gegenteil. Der meinte, man könnte noch nichtmal Moleküle sehen. Diese seien bisher nur ein Denkmodell. Zeig mir doch mal ein Foto von einem Atom.
Da sagte mein Physiklehrer neulich das Gegenteil. Der meinte, man könnte noch nichtmal Moleküle sehen. Diese seien bisher nur ein Denkmodell. Zeig mir doch mal ein Foto von einem Atom.
Subatomare Auflösung mit AFM:
Erstes atomar aufgelöstes AFM-Bild einer reaktiven Oberfläche. Bildgröße 18 nm x 18 nm. Science 267, 68 (1995).
http://www.physik.uni-augsburg.de/exp6/imagegallery/afmimages/th-Seven-by-Seven-19052003035450.jpg
Rasterkraft-Mikroskopie (Atomic-Force-Microscopy) (AFM)
Dein Physiklehrer sollte sich mal fortbilden. Immerhin stammt das Bild aus 1995.
Aus Sicht der menschlichen Augen wäre schon ein gewöhnliches Mikroskop eine Umgehung.
Frei-denker
24.11.2006, 18:27
Subatomare Auflösung mit AFM:
Erstes atomar aufgelöstes AFM-Bild einer reaktiven Oberfläche. Bildgröße 18 nm x 18 nm. Science 267, 68 (1995).
http://www.physik.uni-augsburg.de/exp6/imagegallery/afmimages/th-Seven-by-Seven-19052003035450.jpg
Rasterkraft-Mikroskopie (Atomic-Force-Microscopy) (AFM)
Dein Physiklehrer sollte sich mal fortbilden. Immerhin stammt das Bild aus 1995.
Naja, ist ja noch recht schemenhaft. Ein Atom selber kann man da noch nicht erkennen. Eher Umrisse. Würde man es sehen können, würde man vermutlich das zusammenhängen von Neutronen und Protonen erkennen.
Manfred_g
24.11.2006, 22:47
Jeder der schon mal in einen Spiegel geschaut hat weiß, daß z.B der linke Arm eines Menschen im Spiegel erscheint wie der rechte. Der Spiegel wechselt also die Seiten, man spricht daher auch von "spiegelverkehrt".
Nun die Gretchenfrage: warum verdreht der Spiegel nur links und rechts, aber nicht oben und unten?
:D :gap:
Manfred_g
24.11.2006, 23:04
Naja, ist ja noch recht schemenhaft. Ein Atom selber kann man da noch nicht erkennen. Eher Umrisse. Würde man es sehen können, würde man vermutlich das zusammenhängen von Neutronen und Protonen erkennen.
Da fehlt noch ein gutes Stück. Der durchmesser eines Atomes liegt in der Größenordnung von 0.1 nm=100 pm (picometer). Der Durchmesser eines Atomkerns aber etwa bei 0.001 pm, ist also nochmal etwa 100 000 mal kleiner.
Ich glaube, daß man sich hier sowieso ein wenig vom althergebrachten Begriff des "sehen" verabschieden muß. Je weniger ich mit meinen eigenen Sinnesorganen unmittelbar etwas erkennen kann und je mehr wir vermittelnde bzw. gar "übersetzende" Instrumente brauchen, umso weniger treffen die klassischen Begriffe "sehen", "hören" usw. noch zu. Man muß dabei immer überlegen, welche Meßgrößen man ursprünglich eigentlich hatte und inwieweit sie angepaßt wurden, um uns einen optischen Eindruck zu liefern. Aber dieser optische Eindruck muß mE nicht mehr recht viel mit dem Sehen des eigentlichen Objektes zu tun habe.
Da fehlt noch ein gutes Stück. Der durchmesser eines Atomes liegt in der Größenordnung von 0.1 nm=100 pm (picometer). Der Durchmesser eines Atomkerns aber etwa bei 0.001 pm, ist also nochmal etwa 100 000 mal kleiner.
Ich glaube, daß man sich hier sowieso ein wenig vom althergebrachten Begriff des "sehen" verabschieden muß. Je weniger ich mit meinen eigenen Sinnesorganen unmittelbar etwas erkennen kann und je mehr wir vermittelnde bzw. gar "übersetzende" Instrumente brauchen, umso weniger treffen die klassischen Begriffe "sehen", "hören" usw. noch zu. Man muß dabei immer überlegen, welche Meßgrößen man ursprünglich eigentlich hatte und inwieweit sie angepaßt wurden, um uns einen optischen Eindruck zu liefern. Aber dieser optische Eindruck muß mE nicht mehr recht viel mit dem Sehen des eigentlichen Objektes zu tun habe.
Bingo - selbst eine Brille war schon die erste Sehprothese.
Klopperhorst
25.11.2006, 09:47
Würde man es sehen können, würde man vermutlich das zusammenhängen von Neutronen und Protonen erkennen.
Gewiss nicht. Das bohrsche Atommodell ist nur ein Modell. Elektronen usw. haben Welle-Teilchencharakter, sind also nicht als Objekte sichtbar. Ob man die Orbitale sehen kann, wage ich auch zu bezweifeln.
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Praetorianer
25.11.2006, 10:20
Dein Physiklehrer sollte sich mal fortbilden. Immerhin stammt das Bild aus 1995.[/SIZE][/SIZE][/FONT][/FONT]
Mit solchen Aussagen wäre ich vorsichtig.
Wenn du den Foristen, die Schüler sind, Glauben schenkst, erzählt der Lehrer immer irgendeinen Quatsch, die Frage ist, ob hier die Aussage des Lehrers richtig wiedergegeben wird.
Mit solchen Aussagen wäre ich vorsichtig.
Wenn du den Foristen, die Schüler sind, Glauben schenkst, erzählt der Lehrer immer irgendeinen Quatsch, die Frage ist, ob hier die Aussage des Lehrers richtig wiedergegeben wird.
Schon wahr. Allerdings nicht mein Problem. Versucht F-D die Geschicht seinem Lehrer fälschlicherweise vorzuhalten blamiert er sich. Nicht mich.:cool:
Frei-denker
25.11.2006, 15:30
Gewiss nicht. Das bohrsche Atommodell ist nur ein Modell. Elektronen usw. haben Welle-Teilchencharakter, sind also nicht als Objekte sichtbar. Ob man die Orbitale sehen kann, wage ich auch zu bezweifeln.
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Hört sich interessant an. In meinem Physikbuch wurden Elektronen immer in Ballform dargestellt, die um den Atomkern kreisen.
Wenn das keine "Bällchen" sind, wie muß man sie sich dann vorstellen?
Manfred_g
25.11.2006, 20:08
Hört sich interessant an. In meinem Physikbuch wurden Elektronen immer in Ballform dargestellt, die um den Atomkern kreisen.
Wenn das keine "Bällchen" sind, wie muß man sie sich dann vorstellen?
Wahrscheinlich ist man in dem Punkt so frei wie der Wind. Am besten stellt man es sich so vor, daß die ganzen gedanklichen Konstrukte und Theorien zusammenpassen, bzw. bisher Unerklärtes erklärbar wird. Genau das schafft aber bisher niemand zur erschöpfender Zufriedenheit.
Ich vermute, daß es auf dieser Ebene keine Wahrheit mehr gibt, die man mit den Sinnesorganen erfassen könnte. Sie sind dafür einfach nicht geschaffen. Insofern werden unsere Modelle immer Modelle bleiben.
Klopperhorst
25.11.2006, 21:16
Hört sich interessant an. In meinem Physikbuch wurden Elektronen immer in Ballform dargestellt, die um den Atomkern kreisen.
Wenn das keine "Bällchen" sind, wie muß man sie sich dann vorstellen?
Nein, das ist eine Modellvorstellung.
In Wirklichkeit kann man die Elektronen nicht sehen, denn sie haben nur eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit in einem sog. Orbital.
Das ist dann wie eine Art Nebel. Man kann nie Ort und Impus eines Elektrons gemeinsam feststellen, somit sind es auch keine Objekte im eigentlichen Sinne.
---
Frei-denker
25.11.2006, 21:31
Nein, das ist eine Modellvorstellung.
In Wirklichkeit kann man die Elektronen nicht sehen, denn sie haben nur eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit in einem sog. Orbital.
Das ist dann wie eine Art Nebel. Man kann nie Ort und Impus eines Elektrons gemeinsam feststellen, somit sind es auch keine Objekte im eigentlichen Sinne.
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Wie hat man es dann geschaft, die Ladung eines einzelnen Elektrons zu ermitteln?
Klopperhorst
26.11.2006, 08:55
Wie hat man es dann geschaft, die Ladung eines einzelnen Elektrons zu ermitteln?
Na schau doch mal hier.
Sogar mit Versuchsaufbau:
http://www.potsdam-kolleg.de/unterricht/faecher/physik/besplee.pdf
---
Frei-denker
26.11.2006, 09:03
Na schau doch mal hier.
Sogar mit Versuchsaufbau:
http://www.potsdam-kolleg.de/unterricht/faecher/physik/besplee.pdf
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So ganz kann ich den Versuch zwar nicht nachvollziehen, doch ich verstehe zumindestens soviel, daß dort eine Verhältnisrechnung durchgeführt wurde, bei der man auf ein Elektron runtergerechnet hat.
Technik ist schon interessant!
Naja, ich hoffe ja, daß ich später noch mal die Möglichkeit haben werde, Elektrotechnik zu studieren. Dann werde ich mich detailierter mit sowas befassen. Man müßte noch mal jung sein und Anspruch auf Bafög haben!
politisch Verfolgter
26.11.2006, 15:22
Scheint auf Interferenz zu basieren, womit der Unschärfering neutralisiert wird.
So ähnlich wie mit "Gegenlärm" Geräusche (Unschärfering) bis auf das interessierende Geflüstere zu eliminieren.
Die Physisk einfach konsequent immer verfeinerter umgesetzt.
So ists auch wertschöpfungsstrukturell: kein Betriebsloser hat dazu sog. "Arbeitnehmer" sein zu müssen.
Solche Zuweisungen sind vielmehr schädlich.
KrascherHistory
28.11.2006, 21:52
Geniale Erfindung, die die Nachteile eines REMs überwindet. Das riecht wirklich nach Nobelpreis (wie einst das Rastertunnelmikroskop).
Rapid eye movement ?
Schläft der immer ?
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