TU Wien desarrolla un microscopio para muestras ultrasensibles
¿Cómo obtener la mejor imagen posible en un microscopio sin destruir la muestra? Un nuevo truco permite obtener imágenes suaves con la máxima calidad de imagen.
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Cualquiera que haya hecho alguna vez una foto conoce el problema: si se quiere obtener una imagen detallada, se necesita mucha luz. En microscopía, sin embargo, demasiada luz suele ser perjudicial para la muestra, por ejemplo, cuando se obtienen imágenes de estructuras biológicas sensibles o se investigan partículas cuánticas. El objetivo es, por tanto, obtener la máxima información posible sobre el objeto observado con una cantidad de luz determinada.
El nuevo tipo de microscopio hace que la luz viaje en círculo. Así puede interactuar varias veces con la muestra.
© TU Wien
En colaboración con la Universidad de Viena y la Universidad de Siegen (Alemania), los investigadores de la TU Wien han desarrollado un novedoso truco para lograrlo: almacenan la luz en un resonador en el que también se encuentra la muestra. Esto les permite obtener una señal más clara que con otros métodos. La técnica se ha presentado ahora en la revista Nature Scientific Reports.
Mejor señal gracias a la dispersión múltiple de la luz
"En un microscopio normal, la luz incide una vez en la muestra y luego entra en una lente", explica Maximilian Prüfer, que dirigió el estudio como parte de su beca Esprit de la FWF en el Instituto de Investigación Atómica de la Universidad Técnica de Viena. "En nuestro microscopio, colocamos la muestra en un resonador óptico, entre dos espejos".
Para convertir este resonador en un microscopio, el equipo desarrolló un montaje experimental inusual con lentes adicionales: después de que el haz de luz haya pasado a través de la muestra, se guía en círculo y golpea de nuevo la muestra. "Ahora la muestra se ilumina de nuevo, pero no con un haz de luz normal y uniforme como al principio, sino con un haz de luz que ya contiene la imagen de la muestra, por así decirlo", explica Oliver Lueghamer (TU Wien), que construyó el microscopio como parte de su tesis de máster.
Al igual que un sello que se presiona varias veces sobre el mismo punto, produciendo una imagen claramente visible incluso con tinta tenue, la imagen de la muestra se vuelve cada vez más nítida a medida que completa varias rondas en el microscopio.
Tanto los cálculos teóricos, desarrollados en colaboración con Thomas Juffmann (Universidad de Viena) y Stefan Nimmrichter (Universidad de Siegen), como los experimentos demuestran que este método proporciona más información que otras técnicas de microscopía a una intensidad de luz dada. "La cifra clave es la relación señal-ruido", explica Maximilian Prüfer. "Esta relación es mejor aquí que con otros métodos debido a la dispersión múltiple con la misma perturbación de la muestra".
Estable incluso con pequeñas perturbaciones
Sin embargo, la idoneidad práctica del nuevo método también depende de lo susceptible que sea a las perturbaciones: "Cuando se utilizan resonadores ópticos, como es nuestro caso, suele ser importante mantener su longitud extremadamente constante", afirma Maximilian Prüfer.
"Normalmente, hay que hacer un gran esfuerzo para que la distancia entre los dos espejos varíe sólo mínimamente, pues de lo contrario se pierde el efecto deseado. Con nuestro método, sin embargo, no es así".
La distancia entre los espejos también puede mostrar cierta inestabilidad sin que desaparezca la mejora. "Esto es importante porque significa que el método no sólo funciona en teoría, sino que también puede utilizarse en la práctica con un esfuerzo manejable", afirma Prüfer.
Uno de los objetivos de la nueva técnica de microscopía es obtener imágenes de condensados de Bose-Einstein ultrafríos y estudiar así su comportamiento físico cuántico.
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