Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

A new Concept in Microscopy

12.10.2010
Self-reconstructing Laser Beams - published in “Nature Photonics”

Anzeige

It’s a familiar situation for all car drivers. In the autumn, when the roads are foggy, visibility drops below 50 metres. The light of the car’s headlights are scattered by the drops of fog, meaning we can’t see objects further away because the light can’t reach them.


This everyday example illustrates a key problem of light microscopy. When used in modern cell biology, the dense clusters of thousands of cells scatter the light so strongly that the cells located in the back of an object can hardly be seen. Although better known from science fiction, the concept of self-reconstructing laser beams offers a promising solution to the problem.

Together with his team of scientists, Dr. Alexander Rohrbach, Professor for Bio- and Nano-photonics at the University of Freiburg’s Department of Microsystems Engineering – IMTEK, is developing new, unconventional techniques in microscopy “whose physical concepts are at least as exciting as their technical realisation,” Rohrbach said. His doctoral student, Florian Fahrbach, whose research focuses on self-reconstructing laser beams, added, “We’ve been working on this for the last four years.

Without the support of the Freiburg Cluster of Excellence BIOSS – Centre for Biological Signalling Studies and Carl Zeiss MicroImaging GmbH, it would have been very difficult to realise the concept we’re now presenting!” Rohrbach is also pleased: “We managed to achieve a direct transfer from basic research to application in the form of a new microscope. That's definitely what most researchers want!”

In the forthcoming November issue of Nature Photonics the scientists describe their new light microscope, which relies on beams that reconstruct themselves in light-scattering media. The new method not only provides novel insights into the physics of complex light scattering, but it also enables, for example, to look about 50 percent deeper into human skin tissue than with conventional laser beams. The scientists have named their new invention MISERB (microscope with self-reconstructing beams).

The researchers from Freiburg were able to demonstrate in several experiments that specially formed laser beams are able to self-reconstruct even in the presence of various obstacles, for example a high number of light-scattering biological cells, which repeatedly destroy the laser beam’s profile. Self-reconstruction works because the scattered photons (light quanta) at the centre of the beam are constantly replaced by new photons from the side. What is so astounding is that the photons from the side all converge at the centre of the beam nearly in phase in order to build a new beam profile, undeterred by considerable lags from the scattering. The scientists therefore used a computer hologram (a device that changes the phase of light) to modify conventional laser beams into so-called Bessel beams whose phase profile has the shape of a cone. Although Bessel beams are known to be diffraction-free in free space, it has been completely unclear whether, and to what degree, they are able to regain their original beam shape also in inhomogeneous media, where light scattering is considerable.

Not only do the results of this study have the potential to generate more exciting physical experiments in the field of nonlinear optics, but the BIOSS Cluster of Excellence also has reason to hope that it will make new biological signal cascades deep inside living organisms more visible than ever before.

Melanie Hübner | Quelle: alphagalileo
Weitere Informationen: www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Deloitte GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft

nachricht Ein Kilogramm Fleisch so klimaschädlich wie bis zu 1600 Kilometer Autofahrt
24.05.2012 | FEWD Forschungsstelle für Ethik u. Wissenschaft im Dialog, Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


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

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp