現在、カリフォルニア工科大学（CALTECH）の科学者は、これらの分子運動のリアルタイム撮影を可能にするブレークスルーイメージング技術を開発しました。彼らの発見 公開されました で 自然コミュニケーション。
「シュールな経験」
従来の顕微鏡は侵襲的であり、視野が限られています。他の顕微鏡は、サイズが約数十のアンストローム（1 Angstrom = 0.0000000001 m）である個々の分子を区別することはできません。比較すると、1つの人間の髪は約100万のアンストロームの厚さです。
デバイスを使用して、彼らは数十のアンストロームを見ることができると報告しました。 「アングストロームスケールでリアルタイムで分子サイズを視覚化するのはシュールな体験でした」と、カリフォルニアのジェット推進研究所で研究を共同主導し、現在IIT-jodhpurの助教授であるヨーゲシュワル・ナス・ミシュラは言いました。
「さらに注目に値するのは、既存のテクニックがこのレベルの詳細を達成できないという認識でした。」
スピードが必要です
そのため、分子が光の特性をどれだけ速く変化させるかを測定することにより、そのサイズを決定できます。
「従来のテクニックは、時間のかかるポイントバイポイントスキャンに依存することがよくありますが、私たちのアプローチはシーンをシングルショットで捉えています」とワンは言いました。 「私たちはまた、毎秒数億フレームのイメージング速度を達成し、前例のないスローモーションで分子相互作用を観察することが可能になりました。」
したがって、このデバイスは、世界最速のシングルショット顕微鏡です。
「最後に、とは異なります [traditional methods] 広範なサンプルの準備が必要であり、しばしば標本に損傷を与える必要がありますが、私たちの方法は邪魔にならず、直接可能になります、 インサイト 測定」と王は付け加えた。
「この顕微鏡の最もエキサイティングな機能のいくつかには、その広いフィールドイメージング機能が含まれ、ミシュラごとに、従来の顕微鏡よりも1桁大きい数平方センチメートルの画像領域を提供します」。 「私たちの知る限り、私たちの仕事は、シングルショット2D分子サイジングの偉業を達成した初めてです。」
ジグソーウを演奏します
彼らは、フルオレセイン・デキストランと呼ばれる分子を使用して顕微鏡をテストしました。フルオレセインは食品着色染料です。フルオレセイン – デキストランは、血流、薬物送達、組織および細胞標識を監視するために使用されます。これらの蛍光分子は、粉末の形で来ます。科学者たちはそれらを水と混ぜ合わせ、きれいなピペットを使用して、これらのサンプルの滴をキュベットに注ぎます（液体サンプルを保持するための透明、短い、長方形のチューブ）。
その後、彼らはレーザーからのウルトラショートパルスに変わりました。これらのレーザーは、レーシックや白内障の手術で使用されているレーザーとは異なります。レーザーシートは、キュベットのサンプルをスライスします。そうであるように、サンプルは、デジタルマイクロミラーデバイス（DMD）を構成する小さな正方形のミラーの配列に落ちる光を放出します。
DMDの仕事は、光ビームを形作ることです。研究者は、ソフトウェアコードを使用して、入力画像の対応するピクセルに応じて、このライトクラフターで各個々のミラーを傾けます。
「ジグソーパズルを解決しようとしていると想像してください。しかし、すべてのピースを持っている代わりに、それらのほんの一部しか持っていません。驚くべきことに、全体像がどのように見えるかを理解できます」と王は言いました。
このアイデアは、チームのテクニックを支えています。これにより、構造が繰り返された場合、非常に少ない測定値から全体像を再構築できます。 DMDは、一時的なシーンをランダムジグソーパのパターンに変換し、そこから研究者が全体像に関する情報を抽出できます。
光は最終的に、光の光子を電子に変換するストリークチューブを通過します。蛍光体スクリーンは、これらの電子がそれを掃除し、縞模様のパターンを作成するときに収集します。ストリークパターンは、科学者が分子のサイズを推測できるパルス期間を明らかにします。
分子のアンサンブル
「これは興味深い作品です。この作業の鍵は、ナノ秒でダイナミクスを検出するためのストリークカメラの使用です。これは分子の実際の寿命の範囲内であり、遅い検出器や光検出器では不可能です。
「驚くべきことに、この手法はガス相でも機能することがわかりました。…最初は、適用するのが難しいと思いました。 [it] 炎の中などの乱流環境で」
この新しいイメージング技術は、プロセスをよりよく視覚化し、生物医学研究、疾患検出、薬物設計、ナノ材料の製造などを変革するのに役立ちます。
Unnati Asharはフリーランスの科学ジャーナリストです。
公開 – 2025年7月28日05:30 AM IST
#新しい顕微鏡では分子の揺れがかつてないほど速く明らかになります