Bliksemafleider geeft scherpere microscoopbeelden

Een microscoop die gebruik maakt van een soort optische bliksemafleider, maakt het mogelijk om met behulp van zichtbaar licht afzonderlijke moleculen af te beelden, die op een onderlinge afstand liggen die veel kleiner is dan de golflengte van het gebruikte licht. Omdat de moleculen uitsluitend met laserlicht worden bestraald, biedt de techniek een handige manier om bijvoorbeeld eiwitten aan het oppervlak van een levende cel te bestuderen zonder deze te verstoren (Physical Review Letters, 29 okt en 12 nov).

Wanneer moleculen daartoe met behulp van een laser worden aangezet, zenden ze licht uit. Aan de specifieke golflengte (kleur) van deze fluorescentie kun je moleculen herkennen. Probleem is alleen dat de golflengte van de laser (een paar honderd nanometer) bepalend is voor de kleinste details die we met behulp van zichtbaar licht kunnen afbeelden. Het is dus onmogelijk om een eiwit (met een gemiddelde grootte van tien nanometer) scherp in beeld te krijgen. Dat kan wel met de scherpe naald van een atomaire krachtmicroscoop (AFM), die net als de naald van een grammofoon over een oppervlak heengaat en als het ware `voelt' hoe dat eruit ziet en wat er op ligt. Probleem is alleen dat door aanraking met de naald de vorm van het te onderzoeken molecuul kan veranderen.

Op het eerste gezicht heeft de microscoop die een Duitse onderzoeksgroep van het Max Planck Instituut in Martinsried deze week presenteert veel weg van zo'n AFM. Een scherpe aluminium naald, vastgezet op het uiteinde van een glasvezel, wordt vlakbij het oppervlak gebracht waarop een aantal lichtgevende moleculen liggen. De naald raakt het oppervlak echter niet, maar concentreert laserlicht dat via de glasvezel het monster bereikt, op de manier waarop een bliksemafleider de lading uit een onweerswolk naar zich toe trekt. Door dit concentratie-effect is de resolutie niet langer bepaald door de golflengte van het licht maar door de scherpte van de naald.

Heinrich Frey en zijn collega's wisten aldus individuele kleurstofmoleculen, vastgemaakt aan het uiteinde van een streng DNA, in beeld te brengen op onderlinge afstanden van tien tot twintig nanometer. Stephen Quake en zijn collega's van het California Institute of Technology in Pasadena pasten een soortgelijke techniek toe. Zij plaatsten hun siliciumnaald in het brandpunt van een laserbundel en bewogen deze bovendien op en neer. Zo versterkten ze de fluorescentie van lichtgevende nanokristalletjes en bereikten ze eveneens een resolutie van tien nanometer. Beide groepen verwachten met scherpere naalden nog gedetailleerder te kunnen kijken.