Laser-Trick späht durch undurchsichtiges Material

Ein Forscherteam hat eine Methode entwickelt, um scharfe Bilder von winzigen Objekten zu machen, die hinter völlig undurchsichtigem Material verborgen sind.

Wie die Gruppe in der Zeitschrift Nature beschreibt, hat sie dazu das verdeckende Material mit einem Laser in verschiedenen Winkeln abgetastet und dabei ein Fluoreszenzsignal gemessen, das Rückschlüsse auf das versteckte Objekt erlaubt. „Die gemessene Lichtintensität kann zwar nicht genutzt werden, um direkt ein Bild des Objekts zu erstellen – die nötige Information ist jedoch da, aber in verschlüsselter Form“, erklärt Teamleiter Allard Mosk, Physikprofessor an der Universität Twente.

Durchblick trotz Hindernissen

Eben diese verschlüsselte Information konnte das Team mithilfe eines Computerprogramms herausfiltern, das zunächst einfach rät und sich dann schrittweise der richtigen Bildrekonstruktion annähert. Nun wollen die Forscher den Ansatz zu einer neuen Art der Mikroskopie weiterentwickeln, die Anwendungspotenzial in der Nanoelektronik und auch in der Medizin haben könnte.

Dass Materialien wie Papier oder die Haut undurchsichtig sind, liegt daran, dass Licht komplett gestreut wird – ein verdecktes Objekt ist also normalerweise nicht zu sehen. Doch in einem Experiment hat das Team den griechischen Buchstaben Pi in mikroskopischer Größe mit fluoreszierender Tinte geschrieben. Dieses Testobjekt haben sie dann hinter einer völlig undurchsichtigen, stark streuenden Glasplatte versteckt. Diese Platte hat das Team dann aus verschiedenen Winkeln immer an der gleichen Stelle per Laser beleuchtet, worauf sie ein diffuses Fluoreszenzleuchten messen konnten – aus dem das Programm erfolgreich das Bild rekonstruiert hat.

Pi nur 50 Mikrometer groß

Das versteckte fluoreszierende Pi war nur 50 Mikrometer groß, also etwa so groß wie eine Zelle. Dementsprechend sind die Forscher der Ansicht, dass die Arbeit einen Zugang zu Mikroskopie in stark streuenden Umgebungen eröffnen kann. „Das wird sehr nützlich für die Nanotechnologie. Wir möchten Strukturen ans Licht bringen, die in komplexen Umgebungen wie Computerchips versteckt sind“, sagt Mosk. Langfristig hofft sein Team auch darauf, mit dem Ansatz unter die menschliche Haut sehen zu können. Im Moment sei das dem Physiker zufolge aber noch nicht möglich, da die Methode zu langsam ist.