Berlijnse onderzoekers van de Humboldt universiteit, het Charité-ziekenhuis en het Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin zijn er voor het eerst in geslaagd een microscoop te bouwen die gebruikmaakt van opgesplitste fotonen om moleculaire beelden te maken. De instituten bouwen daarmee voort op het werk van de Oostenrijkse natuurkundige en pionier op het gebied van de kwantummechanica, Anton Zeilinger, ook wel bekend als “Mr Beam”, die de techniek iets meer dan vijf jaar geleden als eerste beschreef.
Centraal bij de microscoop staat een deel van het lichtspectrum dat onzichtbaar is. Dat is infraroodlicht met een golflengte tussen 780 en 1000 nanometer. Dat “onzichtbare licht” kan worden gebruikt om betere beelden te maken op moleculair niveau van bijvoorbeeld bloed- of huidmonsters.
Voor gewone foto’s van een vakantie of een huwelijk hebben we dat onzichtbare licht niet nodig, maar voor biomedisch onderzoek kan het cruciale informatie bieden over moleculaire verschillen of veranderingen.
Digitale camera
Bij moderne camera’s wordt meestal gebruikgemaakt van silicium-halfgeleiders. Er zijn letterlijk miljarden zogenoemde CCD- (charge coupled device) en CMOS- (complementary metal oxide semiconductor) sensoren, camera’s en mobiele telefoons die gebruikmaken van dit soort halfgeleiders waar licht (fotonen) worden omgezet in elektrische impulsen (elektronen) zodat er een beeld zichtbaar wordt.
Maar deze camera’s zijn net als het menselijk oog niet in staat ál het infraroodlicht te zien, het middelste deel met de bovenbeschreven golflengte blijft onzichtbaar.
Op zich zijn er wel camera’s die deze beelden kunnen maken, maar die zijn extreem duur en voor de meeste universiteiten en instituten onbetaalbaar.
Zichtbare en onzichtbare fotonen
Wat de Duitse onderzoekers nu hebben gedaan is de fotonen min of meer in tweeën te splitsen: een zichtbaar en een onzichtbaar deel. Ze gebruiken daarvoor een laser en een niet-lineair kristal.
De laser kan zo worden ingesteld dat het kristal alleen het onzichtbare licht doorlaat of beide soorten licht. Dat wordt gericht op een te onderzoeken monster. Het teruggekaatste licht wordt vervolgens opgevangen door een camera en levert verschillende soorten beelden van moleculen op.
De onderzoekers moeten de techniek nog verder ontwikkelen, maar de hoop en de verwachting is dat ze binnen niet al te lange tijd een commerciële microscoop voor het onzichtbare licht kunnen bouwen.
Lees ook ons dossier over kwantum microscopen.
