p Físicos de Dresden e Würzburg desenvolveram um novo método para microscopia óptica, obtenção de imagens de alta resolução usando motores biológicos e pontos quânticos únicos. p A resolução da microscopia óptica convencional é limitada pelo princípio físico fundamental da difração a cerca de metade do comprimento de onda da luz:Se a distância entre dois objetos for menor do que o chamado "limite de difração, "eles não podem mais ser separados visualmente - a imagem parece" borrada ". Para adquirir imagens ópticas na escala de poucos nanômetros, isso claramente não é suficiente.

p Por esta razão, cientistas em todo o mundo desenvolveram técnicas elaboradas para contornar o limite de difração e, assim, aumentar a resolução. Contudo, o esforço técnico necessário para fazer isso é considerável, e conjuntos de microscópio altamente especializados são geralmente necessários. Em particular, a investigação de campos ópticos próximos ainda representa um grande desafio, porque estão tão fortemente localizados que não podem enviar ondas a um detector distante.

p Em um novo estudo, físicos da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) e da Technische Universität Dresden agora mostram que é possível medir esses campos próximos com significativamente menos esforço. Eles usaram um sistema de transporte biomolecular para deslizar muitas nanossondas ópticas extremamente pequenas sobre uma superfície. Eles apresentam seus resultados na edição atual da conceituada revista. Nature Nanotechnology .

p "Como sondas, usamos os chamados pontos quânticos - pequenas partículas fluorescentes com alguns nanômetros de tamanho, "diz o professor Bert Hecht no JMU; ele supervisionou o projeto em conjunto com o professor Stefan Diez da TU Dresden.

p As chamadas proteínas motoras e microtúbulos fazem os pontos quânticos passarem sobre o objeto a ser examinado. "Esses dois elementos estão entre os componentes fundamentais de um sistema de transporte intracelular, "explica Diez." Os microtúbulos são complexos tubulares de proteínas com até vários décimos de milímetros de comprimento, que formam uma grande rede de rotas de transporte dentro das células. Proteínas motoras correm ao longo dessas rotas, transportar cargas intracelulares de um lugar para outro, "diz Hecht.

p Os físicos aproveitaram este conceito, mas na ordem inversa:"As proteínas motoras são fixadas à superfície da amostra e passam os microtúbulos sobre elas - uma espécie de 'mergulho de palco' com biomoléculas, "diz Heiko Groß, Ph.D. aluno do grupo Hecht. Os pontos quânticos que servem como sondas ópticas são fixados aos microtúbulos e se movem junto com seu portador.

p Uma vez que um único ponto quântico levaria muito tempo para escanear uma grande área de superfície, os pesquisadores usaram grandes quantidades de pontos quânticos e proteínas motoras, que se movem ao mesmo tempo, e, assim, digitalizar uma grande área em um curto espaço de tempo. "Usando este princípio, podemos medir campos de luz locais em uma grande área com uma resolução de menos de cinco nanômetros usando uma configuração que se assemelha a um microscópio óptico clássico, "explica o físico. Em comparação, um nanômetro é igual a um milionésimo de milímetro.

p Os físicos testaram seu método em uma fina camada de ouro com fendas estreitas de menos de 250 nanômetros de largura. Esses slots foram iluminados por baixo com luz laser azul. "A luz que passa por essas fendas estreitas é limitada à largura da fenda, tornando-o ideal para demonstrar microscopia óptica de alta resolução, "diz Gross.

p Durante a medição, um "enxame de microtúbulos" desliza simultaneamente em diferentes direções pela superfície da camada de ouro. Usando uma câmera, a posição de cada ponto quântico transportado pode ser determinada exatamente em intervalos de tempo definidos. Se um ponto quântico se move através do campo óptico próximo de uma fenda, ele acende com mais força e, portanto, atua como sensor óptico. Uma vez que o diâmetro do ponto quântico é de apenas alguns nanômetros, a distribuição de luz dentro do slot pode ser determinada com extrema precisão, contornando assim o limite de difração.

p Outro bom recurso dessa abordagem é que, devido ao seu comprimento e resistência, um microtúbulo se move de maneira extremamente reta e previsível pela superfície da amostra revestida com motor. "Isso torna possível determinar a posição dos pontos quânticos com 10 vezes mais precisão do que com métodos de microscopia de alta resolução estabelecidos anteriormente, "explica o Dr. med. Jens Ehrig, ex-bolsista de pós-doutorado no grupo Diez e atual chefe das instalações de "Imagem e Manipulação Molecular" do Centro de Bioengenharia Molecular e Celular (CMCB) da TU Dresden. Além disso, perturbações causadas por artefatos devido ao acoplamento de campo próximo podem ser excluídas. Uma vez que o sistema de transporte consiste em apenas algumas moléculas, sua influência nos campos ópticos próximos é insignificante.

p Os pesquisadores esperam usar sua ideia para estabelecer uma nova tecnologia no campo da microscopia de superfície. Em todo o caso, eles estão convencidos de que esse tipo de microscopia tem aplicações na inspeção óptica de superfícies nanoestruturadas. Em uma próxima etapa, os pesquisadores querem usar este sistema de transporte molecular para acoplar pontos quânticos a ressonadores ópticos de campo próximo especificamente preparados para estudar sua interação.