Röntgenbilder aus der Nanowelt

Physikalisch erlaubt die extrem kurzwellige Röntgenstrahlung Mikroskopie mit einer Auflösung bis in den Nanometerbereich hinein. Eine der großen Hürden bei der Mikroskopie mit Röntgenstrahlen ist jedoch die Herstellung entsprechender Linsen. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben ein linsenfreies Verfahren weiter entwickelt, das nun ultrahohe Auflösungen auch bei biologischen Proben liefert.

Die Methode - genannt Ptychographie - wurde in den 70er Jahren für Elektronenbeugung eingeführt. Um eine Probe zu untersuchen wird dabei das Beugungsmuster im Fernfeld analysiert, während ein sehr kleiner Punkt der Probe bestrahlt wird. Während ihre Verwendung im Bereich der Elektronenmikroskopie begrenzt blieb, wurde die Ptychographie in den letzten Jahren im Bereich der Röntgenaufnahmen populär. Das ist vor allem Franz Pfeiffer - Inhaber des Lehrstuhls für Biophysik an der Technischen Universität München (TUM) - und seinem Team zu verdanken. Damals wurde die extrem hohe Auflösung der Methode an einer Teststruktur aus Gold demonstriert.

Jetzt ist in einer Kooperation der Pfeiffer Gruppe mit Wissenschaftlern der Universität Göttingen und der Swiss Light Source ein weiterer Schritt geglückt: Es gelang ihnen, mit derselben Methode erste Aufnahmen von biologischen Zellen zu machen. Die Ergebnisse zeigen dass mit "linsenlosen" Röntgenaufnahmen - speziell Ptychographie - präzise Karten der Elektronendichte der Zellen erstellt werden können. Diese Art quantitativer Messung ist mit den meisten anderen aktuell verfügbaren hochauflösenden Technologien extrem schwierig. Biologische Proben sind sehr instabil und beinahe komplett durchlässig für Röntgenstrahlen, was diese Art der exakten Messung noch herausfordernder macht.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität München