Ultramikroskop

Et ultramikroskop er en spesiell form for et mørkt feltmikroskop for å observere veldig små gjenstander som ikke kunne sees med et billedmikroskop alene. Disse inkluderer B. kolloidale partikler , tåkedråper eller røykpartikler. Begrepet "ultramikroskopi" kom opp rundt 1900. Han viste til den mikroskopiske undersøkelsen av såkalte "ultramikron" -partikler som er mindre enn oppløsningsgrensen for lysmikroskopi. I mikroskopi skilles det mellom oppløsning og detekterbarhet. Oppløsning betyr at det kan sees om en eller to separate strukturer er til stede. Med klassisk lysmikroskopi er oppløsningsgrensen rundt 0,2  mikrometer . Mye mindre objekter kan oppdages hvis de genererer lyssignaler mot en mørk bakgrunn. Dette kan være tilfelle med mørk feltmikroskopi eller fluorescensmikroskopi . I dette tilfellet kan det imidlertid ikke bestemmes om signalet kommer fra bare ett eller fra flere nærliggende objekter.

En variant er ultralydsmikroskopet som Henry Siedentopf og Richard Adolf Zsigmondy utviklet på begynnelsen av 1900-tallet. I 1902, da de ble belyst med sterkt sollys, klarte de to forskerne å oppdage partikler mindre enn 4 nanometer store i rubinbriller . Som et resultat ble ultramikroskopet av Zsigmondy videreutviklet i 1912 til nedsenking ultralydsmikroskop og muliggjorde observasjon av nanopartikler i (vandig) løsning.

Zsigmondy fikk den Nobelprisen i kjemi i 1925 for sin forskning på kolloider bruker ultramicroscopy .

I det 21. århundre uttrykket ultramicroscope blir noen ganger brukt for å lette disk mikroskoper , en variant av et fluorescens mikroskop som, i likhet med en spalte ultramicroscope , bare ett plan av prøven er opplyst.

Struktur av spalten ultramikroskop

Observasjonsobjektene er suspendert i en gass eller en væske . De observeres mørkest mulig, absorberende miljø med et billedmikroskop og belyses med en konvergerende lysstråle vinkelrett på observasjonsaksen. Spredningen av lysbunten på de suspenderte gjenstandene som skal observeres tilsvarer Tyndall-effekten , og derfor kalles lysbunten også Tyndall-kjeglen. Denne lysbunten er fokusert i mikroskopets synsfelt og genererer lysspredning på hver enkelt observerte partikkel i observasjonsvolumet, som deretter observeres.

Siden objektene som skal observeres er mindre enn oppløsningsgrensen til bildemikroskopet, genererer de diffraksjonsringer som vises i bildemikroskopet som lyse flekker foran den mørke bakgrunnen.

bruk

Ultramikroskoper ble brukt til å studere bruniansk molekylær bevegelse , i Millikan-eksperimentet for å bestemme elementær ladning og for å observere partikkelspor i sky kamre .

Belysningsgeometrien til spalten ultralydsmikroskop ble tatt opp i fluorescensmikroskopi på 1990- og 2000-tallet og brukes nå i lysdiskmikroskopi .

Individuelle bevis

  1. ↑ Dieter Gerlach: Historie med mikroskopi . Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-8171-1781-9 , pp. 663-676 .
  2. ↑ K. Becker, N. Jahresling, S. Saghafi, HU Dodt: Ultramicroscopy: lys-ark-baserte mikroskopi for avbilding av centimeterstore legemer med mikrometer oppløsning. I: Cold Spring Harbour protokoller. Volum 2013, nummer 8, august 2013, s. 704-713, doi : 10.1101 / pdb.top076539 , PMID 23906921 .

weblenker

  • Nobelprisforedrag av RA Zsigmondy (engelsk): Egenskaper ved kolloider (PDF; 108 kB), med illustrasjon og en kort forklaring av ultramikroskopet
  • Gjentakelse av et eksperiment for å observere oppførselen til 50 nm sølvpartikler i vandig løsning med et historisk mikroskop og sammenligning med moderne vitenskapelige metoder: Timo Mappes, Norbert Jahr et al.: Oppfinnelsen av nedsenking ultramikroskop i 1912 - begynnelsen av nanoteknologi? I: Angewandte Chemie. 124, 2012, s. 11370-11375, doi : 10.1002 / anie.201204688 .
  • Immersion ultrasonic microscope ifølge patentet fra 1912 med anvendelse på 50 nm sølvpartikler