Elektronenmikroskopie: Bewegte Bilder aus der Nanowelt
Elektronenmikroskopie: Bewegte Bilder aus der Nanowelt
Eine neue Abbildungstechnik erweitert das Elektronenmikroskop um die vierte Dimension: Ultrakurze Elektronenpulse liefern Serien von Schnappschüssen eines Untersuchungsobjekts – und gewähren bisher ungeahnte Einblicke in extrem schnelle Abläufe im Nanoreich. Erstmals lassen sich so auch Vorgänge im Inneren einer Zelle filmen.
Die Welt ist mehr, als wir mit bloßem Auge sehen. Objekte, die viel dünner sind als ein Haar (ein Bruchteil eines Millimeters), können wir nicht erkennen. Und Bilder, die schneller als ein Wimpernschlag (etwa eine Zehntelsekunde) aufeinander folgen, vermögen wir nicht voneinander zu unterscheiden. Große Fortschritte in Optik und Mikroskopie im vergangenen Jahrhundert haben unsere Wahrnehmungsgrenzen zwar erheblich ausgedehnt und zuvor Verborgenes sichtbar gemacht. Man denke etwa an die mikroskopische Abbildung eines Virus oder die stroboskopisch erzeugte Fotografie einer Gewehrkugel in jener Millisekunde, in der sie eine Glühbirne durchschlägt. Trotzdem konnte man noch bis vor Kurzem bei Videos, auf denen bewegte Atome zu sehen sind, sicher sein, dass es sich entweder um einen Trickfilm oder eine Computersimulation handelt.
Das hat sich grundlegend geändert. Neue Techniken ermöglichen uns nun Einblicke in die Nanowelt, die noch vor Kurzem niemand für möglich gehalten hätte. ...
Von einem Laser zum Schwingen angeregt Ein 50 Nanometer langer Kragbalken aus einer Nickel-Titan-Legierung oszilliert nach der Anregung durch einen Laserblitz. Der Film besteht aus Einzelbildern, die in Abständen von zehn Nanosekunden aufgenommen wurden. Die Schwingungsdaten geben Aufschluss über Materialeigenschaften, deren Kenntnis wichtig für die Konstruktion nanomechanischer Geräte ist.
Schwingendes Nano-"Trommelfell"
Graphit-Nanokristalle schwingen nach dem Auftreffen eines Laserpulses wie ein Trommelfell. Das zeigen Filmaufnahmen, deren Einzelbilder einen Bereich von 24 Mikrometer Breite in Abständen von 50 Nanosekunden wiedergeben. Hier ist nur jedes fünfte Bild dargestellt. Leichte Aufwölbungen der Graphitoberfläche erscheinen als dunkle Streifen, die sich bewegen, wenn die Oberfläche vibriert.
»Gedankenlesen« erklärt, wie realistische technische Anwendungen aussehen könnten und welche Grenzen dem maschinellen »Brain Reading« gesetzt sind. Außerdem im Heft: Die unterschätzte Rolle der Väter für die Sprachentwicklung des Kindes; Medizingeschichte: Psychotherapie in der DDR; Depression: Heilen mit Strom; Schmerz und Chronischer Schmerz: Leben mit ständiger Qual.
Spektrum Kompakt – Hirnkartierung – Die Vermessung des Neuronennetzes
Seit Jahrzehnten arbeiten Fachleute daran, das Gehirn bis ins kleinste Detail aufzuschlüsseln, um es besser zu verstehen. Wie machen sie das – und was haben sie aus solchen Untersuchungen gelernt?
Spektrum Kompakt – Proteine - Die Arbeitskräfte der Zelle
Betrachtet man Zellen als eine Art Stadt, dann sind die Proteine darin so etwas wie die Arbeitskräfte in der essenziellen Infrastruktur: Ohne funktionierende Müllabfuhr, ÖPNV oder Trinkwasserversorgung bricht das System schnell zusammen.
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