Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr sehen als das Abbesche Limit erlaubt

11.05.2012
Physiker der Universität Jena entwickeln mit Kollegen aus Israel numerisches Verfahren zur Verbesserung der Auflösung von Mikroskopen / Publikation in „Nature Materials“

Jedes Mikroskop – auch das Allerbeste – hat ein Auflösungslimit. Wie der Physiker Ernst Abbe bereits Ende des 19. Jahrhunderts beschrieb, werden Punkte, die näher aneinanderliegen als die halbe Wellenlänge des verwendeten Lichts, in der mikroskopischen Aufnahme nicht mehr getrennt abgebildet. Bei grünem Licht mit einer Wellenlänge von 520 Nanometer liegt die sogenannte Abbesche Auflösungsgrenze etwa bei 260 Nanometern.

„Diese physikalische Auflösungsgrenze zu umgehen und in immer kleinere Dimensionen vorzustoßen, das versuchen Wissenschaftler bereits seit über hundert Jahren“, sagt Prof. Dr. Alexander Szameit von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Mit Hilfe neuartiger Verfahren wie beispielsweise optischer Rasternahfeldmikroskopie oder Fluoreszenzmikroskopie gelinge dies bereits. „Allerdings haben diese den Nachteil, über die Probe scannen zu müssen und daher nicht in Echtzeit arbeiten zu können“, sagt der Juniorprofessor für Diamant-/Kohlenstoffbasierte optische Systeme.

Wissenschaftler des Technion-Israel Institute of Technology in Haifa haben in enger Zusammenarbeit mit Prof. Szameit und seinen Kollegen vom Institut für Angewandte Physik einen anderen Weg eingeschlagen. Im renommierten Magazin „Nature Materials“ berichten die Forscher von einer rein mathematischen Methode, die das Auflösungsvermögen jedes Mikroskops etwa um den Faktor zehn verbessern kann (DOI: 10.1038/NMAT3289).

Für den hochauflösenden Einblick in die Nanowelt benötigen die Physiker keine neuartige Optik im Mikroskop. „Wir haben einen numerischen Algorithmus entwickelt, mit dessen Hilfe aus den vorliegenden mikroskopischen Daten ein deutlich höher aufgelöstes Bild berechnet werden kann“, sagt Alexander Szameit. Voraussetzung dafür ist das Wissen, dass das abzubildende Objekt aus einer begrenzten Anzahl an Punkten besteht – es sich also nicht einfach um ein „Rauschen“ handelt. „Anhand des Algorithmus errechnet der Computer die fehlenden Bildinformationen, welche dann die ursprüngliche Abbildung ergänzen“, erläutert der Jenaer Physiker.

In der vorliegenden Arbeit haben Alexander Szameit und seine Kollegen lichtmikroskopische Aufnahmen von Proben bearbeitet, deren nur 100 Nanometer kleine Details zunächst lediglich unscharf und verschwommen abgebildet waren. Nach der Bearbeitung am Computer waren diese Details klar und deutlich zu sehen, obwohl sie mit ihrer Größe deutlich unter der Auflösungsgrenze von 260 Nanometern lagen.

Die Idee für das innovative Verfahren stammt aus der Arbeitsgruppe um Prof. Mordechai Segev vom Israel Institut of Technology in Haifa. Alexander Szameit hat dort von 2009 bis 2011 als Postdoc geforscht und arbeitet bis heute mit den dortigen Kollegen eng zusammen.

Originalpublikation:
Szameit A. et al. Sparsity-based single-shot subwavelength coherent diffractive imaging, Nature Materials, May 2012, Vol. 11, DOI: 10.1038/NMAT3289
Kontakt:
Prof. Dr. Alexander Szameit
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße 15, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947985
E-Mail: szameit[at]iap.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

nachricht Innovative High Power LED Light Engine für den UV Bereich
22.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie