إعادة توزيع الضوء تكشف ما لا يُرى سريع
المجهر الضوئي العادي يصطدم بحد: فهو لا يميّز نقطتين إذا كانت المسافة بينهما أقل من 200 نانومتر — أي ما يعادل سمك فقاعة صابون مقسومًا على مئة. للنظر أعمق، كان العلماء يجبرون الجزيئات في العينة على الوميض أو البهتان، لكن هذه الحيل بطيئة وتضر بالخلايا الحية. الجهاز الجديد — مجهر الكشف المهيكل (Structured Detection Microscope) — يفعل الأمر بشكل مختلف.
إنه لا يلمس العينة نفسها، بل يغيّر شكل بقعة الضوء التي تلتقطها الكاميرا. الضوء القادم من جزيئات متجاورة كان سيندمج في بقعة ضبابية واحدة، يتم توزيعه الآن على مناطق مختلفة من المستشعر. الأمر أشبه بتسجيل صوتين في غرفة صاخبة ليس بميكروفون واحد، بل بميكروفونين موزعين في الزوايا: كل منهما يلتقط جزءًا منه. ونتيجة لذلك، يميّز الجهاز علامات على مساطر الحمض النووي (DNA) متباعدة بمقدار 50 نانومترًا، ويوفّر وضوحًا يصل إلى 40 نانومترًا — أي أفضل بخمس مرات من الحد.
هذا النهج يفتح الطريق لمراقبة الخلايا الحية دون سمية ضوئية — التسمم الضوئي الذي يجعل الخلية تتلف تحت المجهر. الآن سيتمكن علماء الأحياء من تتبع عمل البروتينات والحمض النووي في الوقت الفعلي، دون خوف من قتل الخلية بشعاع ساطع.
حد الدقة البصرية الذي تجاوزه المؤلفون وُصف في عام 1873 على يد إرنست أبّه (Ernst Abbe). وقد اعتُبر حدًا لا يمكن تجاوزه لما يقرب من قرن ونصف.
في مسلسل «الفضاء» (The Expanse)، تتيح المستشعرات فائقة الدقة للسفن الرؤية عبر الكويكبات. المجهر الجديد هو خطوة نحو الرؤية عبر الأغشية الخلوية دون تدميرها.