Những mẫu vật tưởng như không bao giờ nhìn thấy phải "lộ diện" dưới loại kính này

Kỹ thuật này được đánh giá là bước tiến lớn của giới khoa học, giúp lĩnh vực chế tạo kính hiển vi vượt qua giai đoạn bế tắc, khi mà kính hiển vi sử dụng tia laser có chi phí cao và dòng năng lượng cực kì lớn.

Công nghệ mới cho phép các nhà nghiên cứu quan sát các mẫu vật nhỏ nhất mà không "chiên giòn" chúng.

Dayong Jin, nhà khoa học của Đại học Công nghệ Sydney (UTS), người dẫn đầu dự án nghiên cứu, nói: "Hiện nay, để bật và tắt từng điểm ảnh riêng biệt để cho hình ảnh có độ phân giải cao, chúng ta phải sử dụng một tia laser cực kì lớn có năng lượng cao".

"Laser có dòng năng lượng cao chỉ được tạo ra nhờ các thiết bị đắt tiền, thông thường trên 1 triệu đô la. Và khi một mẫu vật sinh học mỏng manh được soi chiếu bởi một chiếc laser có năng lượng cao như vậy, tình trạng của nó không khác gì như bị "nấu" lên", ông Dayong Jin cho biết thêm.

Rõ ràng là không ai muốn nghiên cứu những mẫu vật đã bị nấu chín, vì thế các nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm ra một phương pháp khác. Và các hạt nano chính là câu trả lời.

Các phòng thí nghiệm khác đã sử dụng các hạt nano dạng đèn để cho ra hình ảnh sinh học có độ phân giải cao. Trong các vùng hình ảnh này, độ phân giải của mẫu vật sinh học chỉ rộng 200 nanomet. Trong khi đó, một sợi tóc của con người đã rộng đến 75.000 nanomet.

Công nghệ mới giúp kính hiển vi bớt cồng kềnh. (Ảnh: Shutterstock).

Các hạt nano hoạt động giống như các đầu dò phân tử nhỏ để làm sáng cấu trúc mà bạn muốn thấy. Vì vậy, thay vì sử dụng những thiết bị tạo ra tia laser đắt tiền, các nhà nghiên cứu đã sử dùng tia hồng ngoại năng lượng thấp. Chúng có thể ngăn chặn sự phát quang không mong muốn và giúp các nhà nghiên cứu nhìn được những mẫu vật có cấu trúc nhỏ tới 13 nanomet.

Jin nói: "Việc giảm đáng kể nhu cầu về năng lượng giúp chúng ta không cần dùng đến những thiết bị laser cồng kềnh và tốn kém chi phí như trước. Hơn nữa, phương pháp mới này thì có độ tương thích về sinh học cao hơn".

Một điều tuyệt vời nữa của phương pháp mới chính là sự thay đổi quy mô. Các nhà nghiên cứu nói rằng, kỹ thuật này sẽ làm giảm nhu cầu sử dùng các laser có độ lớn gấp hai đến ba lần. Nó không chỉ làm giảm chi phí mà còn giúp kính hiển vi bớt phức tạp đi.

Một thành viên khác trong nhóm - Jim Piper thuộc Trường đại học Macquarie ở Úc, cho biết: "Nghiên cứu này sẽ cung cấp cho các nhà khoa học nhiều thông tin hơn về việc các dạng sống trên Trái đất được hình thành như thế nào".

"Các hạt nano có đặc tính độc đáo cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các mẫu vật sâu hơn và rõ ràng hơn - ở cấp độ tế bào và trong tế bào. Đây là nơi các protein, kháng thể và enzyme thực hiện các chức năng giúp cơ thể sinh tồn", ông nói.

"Những gì chúng ta đã làm là minh họa quá trình các hạt nano tí hon có thể tạo ra các tiềm năng đáng kể. Đó là tạo ra một thế hệ mới của các đầu dò phát quang cho nano quang học và mở ra con đường hoàn toàn mới trong nghiên cứu các quá trình sinh học sống".

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.

Ngày nay, kính hiển vi có thể bao gồm nhiều loại từ kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng khả kiến, cho đến các kính hiển vi điện tử, hay kính hiển vi quét đầu dò, kính hiển vi phát xạ quang... Kính hiển vi được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành như vật lý, hóa học, sinh học, khoa học vật liệu, y học. Nó không chỉ là công cụ quan sát mà còn là một công cụ phân tích mạnh.

Các loại kính hiển vi phổ biến:

- Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ được phóng đại nhờ một hệ thống các thấu kính thủy tinh. Kính hiển vi quang học là dạng kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng phổ biến nhất.

Các kính hiển vi quang học cũ thường phải quan sát hình ảnh trực tiếp bằng mắt nhìn qua thị kính, nhưng các kính hiện đại hiện nay còn được gắn thêm các CCD camera hoặc các phim ảnh quang học để chụp ảnh.

- Kính hiển vi điện tử là tên gọi chung của nhóm thiết bị quan sát cấu trúc vi mô của vật rắn. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng sóng điện tử được tăng tốc ở hiệu điện thế cao để quan sát.

Đôi khi, thuật ngữ "kính hiển vi điện tử" còn được dùng cho nhóm kính hiển vi khác, sử dụng chùm ion để quan sát (ví dụ như kính hiển vi hêli, kính hiển vi chùm ion...), tuy nhiên cách dùng này không hoàn toàn chính xác.

Hai loại kính hiển vi điện tử phổ biến nhất hiện nay: Kính hiển vi điện tử truyền qua, kính hiển vi điện tử quét.