STED-Mikroskop, Stefan Hell und Timo Mappes

[Peter V.]

Lieber Detlef,

Hallo,

und dazu muss man noch bedenken, dass das, was man schließlich auf dem Bildschirm sieht, das Ergebnis einer hoch komplexen mathematischen Berechnung ist, also eigentlich keine wirkliche Abbildung.

Herzliche Grüße
Detlef

genau DAS sind ja die Dinge, die mich daran zweifeln lassen, ob es richtig ist, zu behaupten, die Abbe-Grenze sei damit gesprengt oder das Abbe-Gesetz ungültig (oder wie auch immer man da formulieren soll). Eben, weil es ja keine direkte Abbildung ist und nur auf eine Solche dürfte sich für mein Empfinden eine derartige Aussage beziehen. Nun maße ich mir wahrlich nicht, mit meinen bescheidenen Schulphysik-Kenntnisse die Worte eines Chemie-Nobelpreisträgers in Zweifel zu ziehen, aber es erstaunt mich schon, dass Hell selbst es in dem Interview zumindest sinngemäß so formuliert.

Herzliche Grüße
Peter

[treinisch]

Hallo,

Naturgesetze kann man schon umgangssprachlich umgehen oder brechen.

Klar. Umgangssprachlich kann man auch Energie erzeugen und auf Wunder warten. Umgangssprachliches ,,brechen" von Naturgesetzen geht o.b.d.A. zwingend einher mit einem umgangssprachlichen Verständnis von Naturgesetzen. Außerhalb von Prosa, Poesie und anekdotischer Überlieferung komplett irrelevant. Die Frage ob STED ein Naturgesetz bricht oder nicht ist keine umgangssprachliche sondern eine wissenschaftliche Fragestellung.

Selbst Photonen und Atome "ignorieren" manchmal die Naturgesetze.

Natürlich nicht. Nenne bitte einen Fall in dem ein Atom oder ein Photon ein einschlägiges, d.h. voraussetzungsgemäß anwendbares Naturgesetz verletzt.

Das erinnert mich an die ebenso lustige wie absurde, oder deswegen eben gerade überhaupt nicht lustige, Behauptung wissenschaftlich gesehen könnten Hummeln nicht fliegen. Wenn sie wissenschaftlich gesehen nicht fliegen könnten, dann würden sie auch nicht fliegen. Alles andere ist romantisches Gefasel.

Selbstverständlich verhalten sich Photonen und Atome durchaus so, dass man dieses Verhalten mit Naturgesetzen, die unter anderen Umständen anwendbar sind, nicht beschreiben kann. Dem wohnt allerdings überhaupt kein Zauber inne. Der Erkenntnisgewinn bewegt sich auf dem Niveau der Erkenntnis, dass sich Nägel manchmal nicht mit einer Wasserwaage einschlagen lassen. Dadurch ist allerdings weder Nagel noch Wasserwaage gebrochen oder umgangen. Naja, gebrochen vielleicht schon, aber dann in einem anderen Sinne.

Aber auch Naturgesetze basieren nur auf unserem momentanen Wissensstand und unserem Verständins der Natur.

Mehr als alle anderen Arten von Gesetzen. Allerdings ist das in diesem Fall nicht einschlägig. Nicht auch nur der allerkleinste corollare Lemma-Furz in den Überlegungen zum Abbe-Limit ist durch die Superresolution Techniken veraltet, falsifiziert oder sonstwie aus dem momentanen Wissensstand und unserem Verständnis der Natur geschoben. Das ist ja gerade der Punkt.

Natürlich gibt es Bereiche der Physik, in denen noch fleißig spekuliert werden darf, dass hat aber mit der vorliegenden Sache nichts zu tun.

vlg

Timm

P.S. Abgesehen davon: Ist euch aufgefallen, dass das Brechen des Abbe-Limits ein wirklich köstlicher Nerd-Witz ist. Beugen wäre noch schöner :-)

[d65]

und dazu muss man noch bedenken, dass das, was man schließlich auf dem Bildschirm sieht, das Ergebnis einer hoch komplexen mathematischen Berechnung ist, also eigentlich keine wirkliche Abbildung.

Bei STED ist das nicht so. Das Präparat wird abgerastert und fertig. Ähnlich wie bei anderen Laser-Raster-Techniken wie Konfokalmikroskopie. Sicher kann man die Daten hinterher noch einer Dekonvolution unterziehen, wie bei anderen Methoden auch, muss man aber nicht.

Das ist m.E. ein Hauptvorteil von STED gegenüber den anderen beiden Super-Resolution-Ansätzen (3D-structured illumination also 3D-SIM und Lokalisationsmikroskopie), dass STED auf einem optischen Verfahren beruht und keine anschließenden Berechnungen erforderlich sind.

Steffen

[limno]

Liebe STED-Fans,
ein bescheidener Vorschlag zur Wortwahl: Am treffendsten fände ich, wenn man formulierte: Hell hat die Abbesche Formel für den Sonderfall der STED-Mikroskopie erweitert bzw.ergänzt. Ähnliches gilt ja auch für Einsteins Relativitätstheorie: Das Newtonsche Gebäude blieb ja unversehrt, musste aber für den Fall für Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit in ihrem Gültigkeitsbereich erweitert werden.
Grüße vom Physiklaien
Heinrich

[treinisch]

Hallo,

Es tut mir leid, dass manche den Vergleich mit der Erde als Scheibe nicht verstanden haben. aber auch dieses Naturgesetz wurde durch neue Erkenntnisse über den Haufen geworden.

ja eben! Im vorliegenden Fall wurde aber nichts über den Haufen geworfen. Die gesamte Herleitung / Ableitung / Konstruktion des Abbe-Limits bleibt ohne jede Einschränkung absolut gültig, ebenso wie das Abbe-Limit selbst. Deswegen sind die beiden Fälle, selbst wenn man davon ausgehen würde, dass es sich bei der historischen ,,Welt"-Anschauung um ein Naturgesetz im modernen Sinne gehandelt hat, komplett unterschiedlich.

vlg
Timm

[limno]

Hallo Wolfgang,
Naturgesetze gelten unabhängig von der menschlichen Erkenntnis. Ob richtige oder falsche Kausalzusammenhänge formuliert werden, das ist Menschenwerk.
Im übrigen haben auch die Menschen  des Mittelalters gewusst, das die Erde keine Scheibe ist. Augenfälligstes Beispiel dafür ist der Reichsapfel, der die Herrschaft Christi über die Welt symbolisiert. Siehe auch:http://turba-delirantium.skyrocket.de/wissenschaft/kugelgestalt_der_erde.htm . Newton soll einmal gesagt haben, dass wir alle auf den Schultern von Riesen stünden. Bedenkt man unter welch widrigen Umständen vor allem nach der Völkerwanderung große Pionierarbeit auch auf technischem Gebiet geleistet wurde, wird sich dem Pauschalurteil vom finsteren Mittelalter nicht anschließen können. Die Hexenverbrennungen  großen Stils fanden  in der Neuzeit statt. Grund dafür war die sogenannte "Kleine Eiszeit",die für die Leute eine Katastrophe war, deren Ursache sie nicht erkennen konnten. Interessierte Kreise machten dann die "Hexerei" als Sündenbock aus. Das Grundprinzip ist bis heute geblieben.
Heinrich

[Lupus]

Hallo,

das sog. "Abbe-Limit" als Auflösungsgrenze ist kein Naturgesetz, man könnte es als empirische Formel bezeichnen. Die physikalische Grundlage ist bekanntlich die Wellennatur des Lichtes - die Interferenzerscheinungen wie z.B. das Airy-Scheibchen, die zur Begrenzung der Auflösung führen, sind nur eine einfache mathematische Beschreibung dieses Phänomens. Man darf diese beugungsbedingte Auflösungsgrenze nicht mit wirklichen physikalischen Grenzen wie z.B. die Heisenbergsche Unschärferelation verwechseln. Schließlich ist das Abbe-Limit keine wirkliche Auflösungsgrenze, sondern durch ein Kontrastverhältnis definiert und durch weitere mathematische Operationen (Dekonvolution) zumindest theoretisch leicht zu umgehen. Wie Timm richtig sagt hat die STED-Mikroskopie wenig mit den Voraussetzungen zur Anwendung des Abbe-Limits zu tun, daher ist es lediglich eine umgangssprachliche Beschreibung, dass man dadurch das Abbe-Limit "gebrochen" hat.

Hubert

[the_playstation]

Hallo Timm.
Nun ja. Eigentlich ist fast jede Formel in der Mechanik falsch. Es werden Faktoren vernachlässigt. Man betrachtet die Physik meißt unter Erdbedingungen. Selbst Wissenschaftler ignorieren sehr oft Naturgesetze. Z.B. wird nahezu immer vernachlässigt, daß die Erde auch auf den Apfel fällt.

Beste Grüße Jorrit.

[peter-h]

Liebe Nano-Ultra-Auflöser,

es ist schön zu lesen welche Methoden und Verfahren es gibt die doch dem Hobbymikroskopiker verschlossen bleiben. Da bleibe ich doch gerne bei meiner Methode und kann live ohne Abbe-Limit zu brechen am Bildschirm diese Auflösung erreichen. Und Alles noch bezahlbar ! Auflösung theoretisch < 150nm , praktisch < 200nm. Es lebe die UV-Mikroskopie 



Viele Grüße aus der UV-Nanowelt
Peter

[treinisch]

Hallo Peter,

es ist schön zu lesen welche Methoden und Verfahren es gibt die doch dem Hobbymikroskopiker verschlossen bleiben. Da bleibe ich doch gerne bei meiner Methode und kann live ohne Abbe-Limit zu brechen am Bildschirm diese Auflösung erreichen. Und Alles noch bezahlbar ! Auflösung theoretisch < 150nm , praktisch < 200nm. Es lebe die UV-Mikroskopie 

ja, tolle Wurst! Damit hast Du jetzt definitiv fast alle Naturgesetze gebeugt und gebrochen! Unilamellare Vesikel dürften gar nicht durch die Linsen gehen! Geschweige denn eine Reaktion im Fotoapparat hervorrufen!

Hochauflösende Grüße

Timm

[the_playstation]

Hallo Peter.
Genau. ICs werden mittlerweile mit unter 10nm Strukturen erzeugt. D.h. ist bei UV Licht noch lange nicht die Fahnenstange erreicht. Mit dem Licht und den Linsen aud der IC Herstellung müßte man mind. 10nm auflösen können.

Beste Grüße Jorrit.