Speziallinse verbessert Elektronenmikroskop

Forscher stellen Prototyp für besonders kontrastreiche Einblicke vor

Mikroskopie: Forschung schreitet voran (Foto: zeiss.de)

Frankfurt (pte009/21.10.2009/10:00) Forscher des Exzellenzclusters "Makromolekulare Komplexe" http://www.cef-mc.de haben in Zusammenarbeit mit dem Optikspezialisten Carl Zeiss http://www.zeiss.de ein neuartiges Elektronenmikroskop entwickelt. Eine spezielle Elektronenlinse sorgt auch im Falle von biologischen Proben für besonders kontrastreiche Bilder bei hoher Auflösung. Biologen sehen sich durch diese Neuentwicklung fortan in die Lage versetzt, auch winzige molekulare Proteinstrukturen einer Zelle mit einer Größe von nur einem Zehnmillionstel Millimeter unter die Lupe zu nehmen.

"Biologische Objekte sind in ihrer natürlichen Form für den Elektronenstrahl durchsichtig. Genauso wie Menschen bestehen diese vor allem aus Verbindungen leichter Atome, sodass durch sie hindurchgehende Elektronen nur minimal gestreut werden", sagt Bastian Barton vom Max Planck Institut für Biophysik http://www.mpibp-frankfurt.mpg.de. Bilder seien dadurch wesentlich kontrastärmer als etwa Aufnahmen von metallischen Proben.

Wissenschafter lernen aus der Geschichte

Der Physiker Hans Boersch hat bereits 1946 mit seinen Überlegungen zur technischen Lösung des Problems beigetragen. Den Durchbruch brächte eine elektrostatische Mikrolinse, welche die Phase der Elektronenwellen durch ein elektrisches Feld so verschiebt, dass kontrastreichere Bilder zu erzielen sind. Der Vorschlag von Boersch war bis dato jedoch nicht umsetzbar, weil die dafür nötigen Nano-Strukturen nicht präzise genug gefertigt werden konnten.

In Kooperation mit Spezialisten des Karlsruher Institute of Technology gelang es nun, einen ersten Prototypen dieser "Boersch-Phasenplatte" mit einer winzigen Elektronenlinse von gerade einmal einem Tausendstel Millimeter Durchmesser zu realisieren. "Um den verbesserten Bildkontrast optimal ausnützen zu können, musste zudem ein neuartiges Elektronenmikroskop konstruiert werden, das die Phasenplatte durch ein komplexes Linsensystem ersetzt", so Barton. Insgesamt fielen Entwicklungskosten von mehreren Mio. Euro an.

Ungeachtet der zu untersuchenden Proben entsprechen Elektronenmikroskope dem letzten technischen Stand und erlauben im Schnitt Auflösungen bis zu einem Zehntelnanometer. Durch Kombination verschiedener Technologien ist auch die dreidimensionale Analyse von Nanomaterialien (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/060223002/) Realität geworden. Im Vergleich dazu sind mit Lichtmikroskopen Auflösungen bis etwa 200 Nanometer erzielbar.

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