Microscopul inspirat de Telescopul James Webb vede moleculele în 6D

Cercetătorii au dezvoltat o nouă tehnologie pentru a vedea molecule foarte mici în 6D. Microscopul inspirat de Telescopul James Webb folosește segmente de oglindă pentru a sorta și a aduna lumina la scară microscopică și pentru a realiza imagini tridimensionale ale moleculelor atât în poziție, cât și în orientare.

De la univers la cea mai mică particulă subatomică, obiectele din lumea noastră există într-o gamă uluitoare de dimensiuni. Folosind microscoape, putem privi direct unele dintre obiectele și procesele care sunt prea mici pentru a fi văzute cu ochiul liber.

• Astronomii au dezvăluit una dintre cele mai primitive stele descoperite vreodată
• Telescopul Webb a surprins o nebuloasă bizară în formă de creier

Acest lucru ne-a permis să facem salturi mari în înțelegerea noastră științifică. Cu toate acestea, moleculele biologice sunt atât de mici încât cele mai bune microscoape electronice ale noastre abia ne pot oferi imagini neclare și granulate. De aceea, imaginile precise se bazează mai mult pe procesarea computerizată pentru a identifica orientarea după ce o imagine a fost capturată.

„Este ca și cum ai încerca să creezi o imagine color folosind doar senzori alb-negru. Poți încerca să recreezi culoarea folosind un instrument de calcul sau o poți măsura direct folosind un senzor de culoare, care folosește diferite filtre de culoare deasupra pixelilor”, a spus Matthew Lew, profesor asociat de inginerie electrică și de sisteme la McKelvey School of Engineering de la Universitatea Washington din St. Louis, SUA.

Microscopul inspirat de Telescopul James Webb

Acum, cercetătorii de la McKelvey School of Engineering de la Universitatea Washington din St. Louis au dezvoltat microscopul inspirat de Telescopul James Webb numit reflector multi-view polarizat radial și azimutal (raMVR).

Microscopul se bazează pe adunarea a cât mai multă lumină posibil, la fel ca telescopul James Webb. Dar, în loc să vadă obiecte îndepărtate, noua tehnologie folosește acea lumină pentru a distinge proprietățile distincte ale moleculelor mici și fluorescente legate de proteine și de membranele celulare, scrie Interesting Engineering.

„Configurația este parțial inspirată de telescoape. Este o configurație foarte similară. În loc de forma familiară de fagure a JWST, folosim oglinzi în formă de piramidă”, a spus Zhang, un autor al studiului.

Ce poate face noul instrument?

Microscopul raMVR poate fi utilizat pentru imagistica pozițiilor tridimensionale (3D) și orientărilor 3D ale moleculelor individuale, cu precizii de 10,9 nm și 2,0° pe un interval de adâncime de 1,5 microni. Rezoluția sa este de 1,5 ori mai bună în comparație cu tehnicile de ultimă generație.

Microscopul raMVR folosește optica de polarizare numită plăci de undă împreună cu oglinzile sale în formă de piramidă pentru a separa lumina în opt canale, fiecare reprezentând o bucată diferită a poziției și orientării moleculei.

Au fost făcute unele compromisuri

Cercetătorii notează că microscopul raMVR nu este o tehnologie mică. Dar mai mic nu înseamnă întotdeauna mai bun.

„La vârful fizicii inginerești, de multe ori trebuie să facem compromisuri pentru a face instrumentele noastre compacte. Aici am decis să adoptăm o abordare diferită: cum am putea folosi fiecare fragment prețios de lumină pentru a face cea mai precisă măsurătoare posibilă? Este absolut distractiv să te gândești diferit la arhitectura unui microscop și credem că noua performanță a imaginii 6D va permite noi descoperiri științifice în viitorul apropiat”, a spus profesorul Matthew Lew.

Studiul este publicat în revista Nature Photonics.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce a început să facă o gaură neagră la scurt timp după ce a fost creată de oameni în laborator?

Un trio de sateliți ar putea face cele mai clare observații cu steaua Pământului

O problemă a Telescopului James Webb, veche de mai multe luni, a fost în sfârșit rezolvată

Sângele fluorescent de șoarece ne va ajuta să înțelegem mai bine bolile cerebrale