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Nanophotonik: Leuchtende Quantenmagnete unterm Mikroskop

Ein Trick, der vor über zehn Jahren die Fluoreszenzmikroskopie revolutionierte, setzt bei magnetischen Quantenspeichern buchstäblich neue Maßstäbe. Die STED-Technik, mit deren Hilfe Forscher die Auflösungsgrenze im Lichtmikroskop überwinden, registriert nun auch in winzigen Störstellen von Diamanten gespeicherte Informationen.
Leuchtende Quantenmagnete unterm Mikroskop

Mehr als ein Jahrhundert lang galt in der Mikroskopie ein unumstößliches Gesetz: Die Wellenlänge des Lichts, das auf ein Untersuchungsobjekt fällt, bestimmt die erreichbare Auflösung. Nur Strukturen, die gröber sind als etwa 200 Nanometer, lassen sich im sichtbaren Licht noch unterscheiden. Bei kleineren dominieren Beugungseffekte – dann verschwimmt das Bild.

Diese fundamentale Einschränkung überwinden Forscher unter anderem mit der STED-Mikroskopie (stimulated emission depletion). Ihr Erfinder ist Stefan Hell, heute Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie. Nachdem er die Idee 1994 vorgestellt hatte, demonstrierte der Physiker sein Verfahren fünf Jahre später erstmals im Experiment. Seither hat es ihm zahlreiche Preise eingebracht, und seit 2007 untersuchen Wissenschaftler Material- oder Gewebeproben mit kommerziellen STED-Mikroskopen.

Eine neue Anwendung von STED steckt indessen noch in den Kinderschuhen. Mit STED-ODMR (optical detection of magnetic resonances, optischer Nachweis magnetischer Resonanzen) übertrugen Forscher um Hell die Methode auf ein weiteres physikalisches System...

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