Bagaimana Anda bisa menghasilkan gambar terbaik dalam mikroskop tanpa menghancurkan sampel? Trik baru memungkinkan pencitraan lembut dengan kualitas gambar maksimal.
Setiap orang yang pernah mengambil foto mengetahui masalahnya: Jika Anda menginginkan gambar yang terperinci, Anda membutuhkan banyak cahaya. Namun, dalam mikroskop, terlalu banyak cahaya seringkali berbahaya bagi sampel – misalnya, ketika pencitraan struktur biologis yang sensitif atau menyelidiki partikel kuantum. Oleh karena itu, tujuannya adalah untuk mengumpulkan sebanyak mungkin informasi tentang objek yang dikenakan dengan jumlah cahaya tertentu.
Dalam kolaborasi dengan University of Vienna dan University of Siegen, para peneliti di Tu Wien kini telah mengembangkan trik baru untuk mencapai hal ini: mereka menyimpan cahaya dalam resonator di mana sampel juga berada. Ini memungkinkan mereka untuk mendapatkan sinyal yang lebih jelas daripada metode lain. Teknik ini sekarang telah disajikan dalam jurnal Nature Scientific Reports.
Sinyal yang lebih baik melalui beberapa hamburan cahaya
“Dalam mikroskop normal, cahaya menyentuh sampel sekali dan kemudian memasuki lensa,” kata Maximilian Prüfer, yang memimpin penelitian sebagai bagian dari persekutuan espritnya dari FWF di Lembaga Penelitian Atom Tu Wien. “Dalam mikroskop kami, kami menempatkan sampel di resonator optik – antara dua cermin.”
Untuk mengubah resonator ini menjadi mikroskop, tim mengembangkan pengaturan eksperimental yang tidak biasa dengan lensa tambahan: setelah sinar cahaya melewati sampel, itu dipandu dalam lingkaran dan mengenai sampel lagi. “Sekarang sampel diterangi lagi, tetapi tidak dengan sinar cahaya yang normal dan seragam seperti pada awalnya, tetapi dengan sinar cahaya yang sudah berisi gambar sampel, jadi untuk berbicara,” jelas Oliver Lueghamer (Tu Wien), yang membangun mikroskop sebagai bagian dari tesis tuannya.
Mirip dengan stempel yang ditekan beberapa kali di tempat yang sama, menghasilkan gambar yang terlihat jelas bahkan dengan tinta yang samar, gambar sampel menjadi lebih jelas dan lebih jelas karena melengkapi beberapa putaran dalam mikroskop.
Kedua perhitungan teoretis, yang dikembangkan bekerja sama dengan Thomas Juffmann (University of Vienna) dan Stefan Nimmrichter (University of Siegen), dan eksperimen menunjukkan bahwa metode ini memberikan lebih banyak informasi daripada teknik mikroskop lainnya pada intensitas cahaya yang diberikan. “Angka kuncinya adalah rasio sinyal-ke-noise,” jelas Maximilian Prüfer. “Rasio ini lebih baik di sini daripada dengan metode lain karena beberapa hamburan dengan gangguan sampel yang sama.”
Stabil bahkan dengan gangguan kecil
Namun, kesesuaian praktis dari metode baru ini juga tergantung pada seberapa rentan gangguan: “Ketika menggunakan resonator optik, seperti yang kita lakukan, seringkali penting untuk menjaga panjangnya tetap sangat konstan,” kata Maximilian Prüfer.
“Biasanya, Anda harus berusaha keras untuk memastikan bahwa jarak antara kedua cermin hanya bervariasi minimal, jika tidak efek yang diinginkan hilang. Namun dengan metode kami, namun, ini bukan masalahnya.”
Jarak antara cermin juga dapat menunjukkan ketidakstabilan tertentu tanpa peningkatan menghilang. “Ini penting karena itu berarti bahwa metode ini tidak hanya berfungsi secara teori, tetapi juga dapat digunakan dalam praktik dengan upaya yang dapat dikelola,” kata Prüfer.
Salah satu tujuan dari teknik mikroskop baru adalah untuk gambar kondensat Bose-Einstein yang sangat dingin dan dengan demikian mempelajari perilaku fisik kuantum mereka.
Publikasi asli
O. Lueghammer et al., “Mikroskop gelombang kontinu yang ditingkatkan rongga dengan panjang rongga yang berpotensi tidak stabil”, Nature Scientific Reports 15, 27676 (2025).
