A TU Wien desenvolve um microscópio para amostras ultra-sensíveis
Como é que se pode produzir a melhor imagem possível num microscópio sem destruir a amostra? Um novo truque permite obter imagens suaves com a máxima qualidade de imagem.
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Toda a gente que já tirou uma fotografia conhece o problema: para obter uma imagem detalhada, é necessária muita luz. No entanto, na microscopia, demasiada luz é muitas vezes prejudicial para a amostra - por exemplo, quando se fotografam estruturas biológicas sensíveis ou se investigam partículas quânticas. O objetivo é, portanto, recolher o máximo de informação possível sobre o objeto em observação com uma determinada quantidade de luz.
O novo tipo de microscópio faz com que a luz viaje num círculo. Desta forma, pode interagir várias vezes com a amostra.
© TU Wien
Numa colaboração com a Universidade de Viena e a Universidade de Siegen (Alemanha), os investigadores da TU Wien desenvolveram agora um novo truque para o conseguir: armazenam a luz num ressonador onde se encontra também a amostra. Isto permite-lhes obter um sinal mais claro do que com outros métodos. A técnica foi agora apresentada na revista Nature Scientific Reports.
Melhor sinal através da dispersão múltipla da luz
"Num microscópio normal, a luz atinge a amostra uma vez e depois entra numa lente", diz Maximilian Prüfer, que liderou o estudo como parte da sua bolsa Esprit da FWF no Instituto de Investigação Atómica da TU Wien. "No nosso microscópio, colocamos a amostra num ressonador ótico - entre dois espelhos".
Para transformar este ressonador num microscópio, a equipa desenvolveu uma configuração experimental invulgar com lentes adicionais: depois de o feixe de luz ter atravessado a amostra, é guiado em círculo e atinge novamente a amostra. "Agora a amostra é novamente iluminada, mas não com um feixe de luz normal e uniforme como no início, mas com um feixe de luz que já contém a imagem da amostra, por assim dizer", explica Oliver Lueghamer (TU Wien), que construiu o microscópio como parte da sua tese de mestrado.
À semelhança de um carimbo que é pressionado várias vezes sobre o mesmo ponto, produzindo uma imagem claramente visível mesmo com tinta fraca, a imagem da amostra torna-se cada vez mais nítida à medida que completa várias rondas no microscópio.
Tanto os cálculos teóricos, que foram desenvolvidos em colaboração com Thomas Juffmann (Universidade de Viena) e Stefan Nimmrichter (Universidade de Siegen), como as experiências mostram que este método fornece mais informações do que outras técnicas de microscopia para uma dada intensidade de luz. "O fator-chave é a relação sinal/ruído", explica Maximilian Prüfer. "Este rácio é melhor aqui do que com outros métodos devido à dispersão múltipla com a mesma perturbação da amostra."
Estável mesmo com pequenas perturbações
No entanto, a adequação prática do novo método também depende da sua suscetibilidade a perturbações: "Quando se utilizam ressonadores ópticos, como nós fazemos, é frequentemente importante manter o seu comprimento extremamente constante", diz Maximilian Prüfer.
"Normalmente, é necessário fazer um grande esforço para garantir que a distância entre os dois espelhos varia minimamente, caso contrário perde-se o efeito desejado. No entanto, com o nosso método, não é esse o caso."
A distância entre os espelhos também pode apresentar uma certa instabilidade sem que o realce desapareça. "Isto é importante porque significa que o método não só funciona em teoria, como também pode ser utilizado na prática com um esforço controlável", diz Prüfer.
Um dos objectivos da nova técnica de microscopia é obter imagens de condensados de Bose-Einstein ultra-frios e, assim, estudar o seu comportamento físico quântico.
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