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FISICA/ Come ti trasformo il microscopio in "nanoscopio"

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Camminando per la città di Jena (Germania), non lontano dall'Università, tra la Fürstengraben e la Weigelstrasse ci si può imbattere in una strana opera d'arte, una sfera di roccia recante un curioso mix di simboli matematici e lettere greche. Il monumento in questione è dedicato ad Ernst Abbe e la formula che vi si trova incisa è quella che descrive il limite di risoluzione per un microscopio. Era il 1873 e nella città di Jena il professor Abbe fu chiamato da Carl Zeiss nella sua industria per migliorare la costruzione di strumenti ottici. Abbe si trovò così a sviluppare i fondamenti matematici per la progettazione dei microscopi ottici e scoprì che questi strumenti avevano un limite intrinseco, non dovuto all'abilità manifatturiera ma a leggi di natura.

Come riportano molti libri di testo, un microscopio ottico non può mai risolvere (cioè distinguere) due oggetti più vicini tra loro della metà della lunghezza d'onda della luce utilizzata, a causa del fenomeno della diffrazione. Nel caso di luce visibile le lunghezze d'onda assumono valori in un intervallo piuttosto ristretto, tra i 400 e i 700 nanometri (miliardesimi di metro); di conseguenza il limite di risoluzione di un microscopio ottico (anche del migliore, non importa la qualità o la capacità di ingrandimento) è fissato a non più di 200 nanometri. In pratica non si possono distinguere oggetti 400 volte più piccoli di un capello.

Ancora oggi oltre l'80 per cento della microscopia in ambito life-science è svolta utilizzando il microscopio ottico, non tanto per la mancanza di tecniche alternative (come la microscopia elettronica e le microscopie a scansione di sonda), bensì per l’impossibilità di applicarle a molti campioni biologici in condizioni fisiologiche.

L'idea che sta cambiando il modo di guardare attraverso le lenti del microscopio risale alla fine degli anni ’90, quando si intuisce che le molecole fluorescenti comunemente usate per evidenziare le aree di interesse nei campioni biologici possano essere la chiave di grimaldello per andare oltre il “limite di diffrazione”.

 

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