Ten mikroskop kwantowy pozwala zobaczyć „niewidzialne” struktury

Nawet najbardziej zaawansowane mikroskopy napotykają na podstawowy problem w postaci jasnego światła lasera. Bo choć używa się go do do niewielkich obiektów, to może on również doprowadzić do ich zniszczenia.

Na łamach Nature ukazały się badania przeprowadzone przez australijskich i niemieckich naukowców którzy sądzą, że technologie kwantowe mogłyby stanowić rozwiązanie problemu. Zespół badawczy stworzył bowiem mikroskop kwantowy, który może w delikatny sposób badać próbki, co umożliwia obserwowanie struktur biologicznych, które w innym przypadku byłyby niemożliwe do zobaczenia.

Czytaj też: Masa chromosomów ujawniona – wielki przełom w genetyce

Stworzenie mikroskopu nie powodującego uszkodzeń mogłoby zrewolucjonizować badania oparte na technologiach kwantowych.  Stanowiłby on pierwszy krok w kierunku nowej dla dziedziny mikroskopii. Do tej pory stosowano mikroskopy laserowe, które umożliwiają oglądanie obiektów 10 000 razy mniejszych od grubości ludzkiego włosa. Dzięki nim udało się zmienić naszą wiedzę dotyczącą komórek i cząsteczek takich jak DNA. Ich siła jest jednak również ich największą słabością, ponieważ mają one tendencję do wywoływania uszkodzeń, które można porównać np. do oparzeń słonecznych powstających na naszej skórze.

Kluczem dla tego rozwiązania było splątanie kwantowe, o którym pisał Albert Einstein. Stanowi ono pewien rodzaj korelacji, która w tym przypadku prowadzi do powstawania  powiązań między fotonami tworzącymi wiązkę lasera. Naukowcy postanowili wykorzystać je do trenowania fotonów opuszczających mikroskop, aby zachowywały się w sposób uporządkowany i docierały do detektora. W efekcie dochodzi do redukcji szumów.

Mikroskop kwantowy umożliwia oglądanie bardzo niewielkich obiektów bez ich uszkadzania

W przypadku innych mikroskopów konieczne jest natomiast zwiększenie intensywności lasera, co może wywoływać uszkodzenia. Tutaj poprawa jest możliwa dzięki redukcji szumów, bez konieczności wzrostu tej intensywności. Aby tego dokonać, autorzy badania doprowadzili do koncentracji fotonów w impulsach laserowych o długości zaledwie kilku miliardowych części sekundy. Powstałe splątanie było 1000 miliardów razy jaśniejsze niż to, z którego korzystano wcześniej.

Czytaj też: Kolonizacja Marsa. Czy trzeba będzie modyfikować genomy astronautów?

Splątane światło lasera zapewniało o 35% wyższą przejrzystość obrazu niż było to możliwe w przypadku klasycznych mikroskopów (o ile mowa o obserwacjach, w których nie doszło do zniszczenia próbki). Naukowcy postanowili skorzystać z tej metody do obrazowania drgań molekuł wchodzących w skład żywej komórki. W przypadku zwyczajowo stosowanych metod ich zobrazowanie byłoby niemożliwe, co potwierdza wyjątkowość nowej techniki.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News