Микроскопы позволяют нам видеть структуры, которые в других отношениях невидимы для человеческого глаза. Однако обычные оптические микроскопы не могут привыкнуть к молекулам человека изображения и атомам, которые измеряют просто доли миллимикрона через. Это имеет отношение к природе волны света и связанным законам физики, которые были сформулированы немецким физиком Эрнстом Абби назад в 1873.
Согласно этим законам, максимальное разрешение микроскопа равно половине длины волны используемого света. Например, если Вы используете зеленый свет с длиной волны 500 миллимикронов, оптический микроскоп может, в лучшем случае отличить объекты на расстоянии 250 миллимикронов.Включенный и выключенный
В последние годы, однако, ученым удалось обойти этот предел резолюции и произвести изображения структур, измеряющих всего несколько миллимикронов через. Чтобы сделать так, они использовали лазеры различных длин волны, чтобы вызвать флюоресценцию в молекулах в части вещества, подавляя его в окрестностях.
Это позволяет им структурам изображения, таким как молекулы краски, которые являются всего несколькими миллимикронами в размере. Разработка этого метода (Стимулируемое Истощение Эмиссии, STED) была удостоена Нобелевской премией по химии 2014.Для всех объектов с двумя энергетическими уровнями
Timo Kaldewey, от команды профессора Ричарда Уорбертона в Отделе Базельского университета Физики и швейцарском Институте Нанонауки, теперь работал с коллегами в Рурском университете в Бохуме (Германия), чтобы развивать подобную технику, которая позволяет отображение наноразмерных объектов, особенно квант механическая двухуровневая система.Физики изучили то, что известно как квантовые точки, искусственные атомы в полупроводнике, который новый метод смог к изображению ярких пятен. Ученые взволновали атомы с пульсировавшим лазером, который изменяет его цвет во время каждого пульса. В результате флюоресценция атома включена и выключена.
Принимая во внимание, что метод STED только работает, занимая по крайней мере четыре различных энергетических уровня в ответ на лазерное возбуждение, новый метод из Базеля также работает с атомами, у которых есть всего два энергетических государства. Системы с двумя государствами этого вида составляют важные образцовые системы для квантовой механики.В отличие от микроскопии STED, новый метод также не выделяет тепла. «Это – огромное преимущество, поскольку любое выделенное тепло может разрушить молекулы, Вы исследуете», объясняет Ричард Уорбертон. «Наш нанообъем подходит для всех объектов с двумя энергетическими уровнями, таков как реальные атомы, холодные молекулы, квантовые точки или цветные центры».
Проект получил финансирование из, среди других источников, Национального Центра Компетентности в Исследовании «Квантовая Наука и техника» (NCCR QSIT), швейцарский Национальный научный фонд и Европейский союз в соответствии с программой FP7.