285416 Nanoskopie (V) (SoSe 2017)

Nanoskopie, oder auch Super-resolution microscopy, bezeichnet optische Mikroskopieverfahren jenseits der Abbe-Auflösungsgrenze.

Die Kombination aus biologischen Fragestellungen, Erkenntnissen der Chemie über Fluoreszenzfarbstoffe und insbesondere physikalisch-technischer Realisierung neuer Mikroskopiesysteme hat zu großen wissenschaftlichen Durchbrüchen geführt: Mit dem Chemie-Nobelpreis 2013 wurden drei wesentliche Entwicklungen in diesem Bereich geehrt.

In dieser Vorlesung erlernen Sie die Grundlagen, Funktionsprinzipien und den aktuellen Forschungsstand im Bereich hoch- und super-auflösender Fluoreszenzmikroskopie. Wir behandeln die Themenbereiche:

Moderne Fluoreszenzmikroskope: Funktionsprinzip, Laserlichtquellen, digitale Bildaufnahme und -verarbeitung.

Lichtmodulierende Verfahren: Konfokale Mikroskopie, strukturierte Weitfeldbeleuchtung zur lateralen Auflösungserhöhung, digitale Verarbeitungsalgorithmen.

Lokalisationsverfahren: stimulierte Emission, gezieltes Farbstoffschalten, stochastische Emissionsprozesse.

Nanoscopy aka super-resolution microscopy defines the imaging techniques circumventing the Abbe diffraction limit. The combination of fluorophore chemistry and the technical realization of microscopy setups from previous physics theory postulations geared towards molecular biology applications lead to the nobel prize in chemistry in 2014.
This lecture will cover from the basic to more complex principles up to the current state of research in the field of super-resolution microscopy. The subjects discussed will be:
- modern high-resolution fluorescent microscopy: principles, light sources such as lasers, the digital image and its processing.
- light modulating techniques: confocal microscopy, structured illumination for an increased lateral resolution and the digital processing algorithms.
- localization techniques: stimulation emission, directed fluorophore switching and stochastic emission.

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse

Als Voraussetzung benötigen Sie nur Grundkenntnisse in Experimentalphysik, insbesondere in geometrischer Optik. Vorwissen im Bereich Biologie oder Chemie ist nicht erforderlich.