WW: Kleiner dan “een hair van mijn baart”

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Model van de Antoni van Leeuwenhoeks microscoop (Foto Flickr/Fujoshi)Bovenstaande frase werd gebezigd door onze Antoni van Leeuwenhoek toen hij tussen 1673 en 1723 naar woorden zocht om de schaal te beschrijven van de belachelijk kleine dingen die hij door zijn microscoop zag. Met de door de Nederlandse lenzenmakers gefabriceerde apparatuur kon Van Leeuwenhoek kijken op wat we nu de milli- en de micrometer noemen. In de eeuwen daarna is de optische microscoop weliswaar steeds verbeterd en konden steeds kleinere zaken bestudeerd worden, maar tot die tijd was er nog nooit zo’n geavanceerde optische microscoop gemaakt en gebruikt. Optische microscopen werken met licht, en bij licht is er op zeer kleine schaal sprake van diffractie, waardoor lichtpuntjes eruit zien als vage schijven: zogenaamde Airy-schijven. Hoe beter de microscoop -hoe hoger het oplossend vermogen– hoe kleiner de minimale afstand tussen twee puntjes waarvan je de Airy-schijven nog kan onderscheiden. Maar uiteindelijk is er een theoretische grens aan het schaal die je met een optische microscoop kan bekijken. Met de optimale lichtfrequentie is deze ongeveer tot 200 nanometer terug te brengen.

Nu zijn er andere manieren om kleiner te kijken. De bekendste manier is die van de elektronenmicroscoop, maar het kan ook met laser-licht of metamaterialen. Probleem is dat deze manieren erg kostbaar zijn en destructieve effecten kunnen hebben op het preparaat. En daarom zochten wetenschappers naar manieren om de theoretische limiet voor optische microscopen te omzeilen. Een team van wetenschappers, aangevoerd door Professor Lin Li en Dr Zengbo Wang, van de Universiteit van Manchester beschrijft in het Maart-nummer van Nature Communications hoe met behulp van superkleine glazen bolletjes veel kleinere objecten bekeken kunnen worden. De glazen bolletjes zijn de grootte van rode bloedcellen (ofwel “globule die het bloet root maeckt” aldus Van Leeuwenhoek). Ze worden op het te bekijken object aangebracht en ze werken min of meer als mini-vergrootglazen, in de zin dat ze het licht verspreiden. Door hier weer met een -hele goede- microscoop naar te kijken wisten de onderzoekers een oplossend vermogen van 50 nanometer te bereiken. En in principe is er geen theoretische limiet. De techniek biedt volgens de auteurs mogelijkheden om individuele virussen te bekijken.

Een kleine slag om de arm dient te worden gemaakt. Het is andere wetenschappers nog niet gelukt het resultaat te repliceren. Maar mocht de techniek herbruikbaar zijn, dan kan het licht werpen op een hoop klein spul en een nieuwe sprong in ons begrip voor ziekten en biologische verschijnselen betekenen.

  1. 2

    “En in principe is er geen theoretische limiet.”
    Die is er uiteindelijk wel. Op atomair niveau zullen fotonen invloed uitoefenen op het te observeren object. Met een grote golflengte zal de waarneming te vaag zijn, bij een kleine golflengte (veel energie) zal jouw ‘preparaat’ (bijvoorbeeld een andere elektron) in beweging gezet worden. Er is dus een onzekerheidsrelatie tussen de grens van de waarneembare grootte en van een waarneembare beweging.

    Als je waarneemt verander je het.

  2. 4

    Deze kennis maakte een eind aan het Determinisme waarin gesteld werd dat, wanneer men de beginposities en -snelheden van alle deeltjes in heelal zou weten, men de toekomst ervan zou kunnen voorspellen. Wel en leuk gedachten experiment, maar daar denk je niet zo snel aan als je een vliegenpootje of snottebel tussen twee glaasjes legt.