MICROSCOOPBEELD GEMAAKT MET LICHT VAN EEN ENKEL MOLECUUL

Natuurkundigen van de universiteit van Konstanz zijn er in geslaagd om een microscoopbeeld op te nemen met behulp van het licht van één enkel molecuul (Nature, 18 mei). Deze extreme vorm van optische microscopie opent mogelijkheden om zelfs met licht een moleculaire resolutie te halen. En dat is uitzonderlijk, want normaal gesproken zijn de kleinste details die nog met een optische microscoop kunnen worden onderscheiden van de orde van de golflengte van het zichtbare licht - tussen de vierhonderd en achthonderd nanometer. Nu bestaan er mogelijkheden om deze natuurlijke limiet te omzeilen. Wanneer de belichting plaatsvindt via een dunne glasvezel - met een diameter kleiner dan de golflengte - dan bepaalt die diameter de resolutie. Dat is vergelijkbaar met wat er gebeurt in een stethoscoop waarmee een arts de plaats van het hart tot op een paar centimeter nauwkeurig kan bepalen, hoewel het geluid een golflengte heeft van enkele meters: met de `optische stethoscoop' kan de resolutie worden teruggebracht tot zo'n vijftig nanometer.

De Duitse onderzoekers wisten de afmetingen van hun lichtbron nog verder te minimaliseren door aan het eind van een dunne glasvezel een kristalletje te plakken waarin zich een paar fluorescerende moleculen bevonden. Door één daarvan via de glasvezel met een laser aan te slaan, ontstond een moleculaire lichtbron. Daarmee kon een beeld worden opgenomen door het monster vlak onder het uiteinde heen en weer te bewegen en het licht dat doorgelaten wordt te detecteren. Zo werden kleine aluminium eilandjes van minder dan een duizendste millimeter op een glasplaatje afgebeeld. De kwaliteit van de beelden is weliswaar nog niet bijster goed, maar toch kon overtuigend worden aangetoond dat de methode werkt. Op dezelfde manier moet het ook mogelijk zijn om afzonderlijke moleculen af te beelden. Tot nu toe lukte dat alleen door de moleculen zó ver van elkaar af te leggen, dat ze met een gewone microscoop één voor één konden worden belicht. Wanneer dat niet meer nodig is, kunnen bijvoorbeeld interacties tussen vlak bij elkaar gelegen moleculen op een oppervlak worden onderzocht. Als die echter verder verwijderd zijn van de lichtbron en zich in het materiaal onder het oppervlak bevinden, wordt de resolutie slechter, omdat het licht dan te veel uitwaaiert.