Mikroskopet utvecklades från knappt någonting alls till ett fantastiskt verktyg på bara några få århundraden mellan 1400 och 1600, men det är egentligen knappt värt att diskutera i jämförelse med mikroskopets moderna historia, som anses ha börjat i slutet av 1800-talet. På nolltid förstods inte bara mer av hur mikroskopen fungerade, utan det togs även fram helt nya slag av mikroskop, som fortfarande förbluffar mänskligheten med sina djup.
Ljusmikroskopens gräns nås
När man pratar om mikroskopets historia händer någonting väldigt spännande i slutet av 1800-talet. Först finjusteras mikroskopen allt mer för varje år, bland annat genom August Köhlers revolutionerande nya belysning som gjorde det betydligt lättare att observera objekt trots flera hundratals förstoringar. Frågeställningen kring hur smått mikroskop egentligen kan se växte fram allt mer, och när allt mer forskning börjar genomföras på området, inser bland andra den tyska forskaren Ernst Abbe (1840-1905) att mikroskopen de hade faktiskt inte kunde förbättras för att uppnå en högre kvalitet och för att ge av fler förstoringar. Nivån som redan hade uppnåtts var helt enkelt en fysikalisk begränsning. Det var rent av omöjligt att förbättra mikroskopen mer än så.
Detta gick hand i hand med den senaste vetenskapliga forskningen om hur ljus egentligen fungerar, där forskarna insett att ljus består av vågor. Abbes forskning resulterade i insikten att ett mikroskop för att det ska fungera måste observera en halv våglängd, och inte mindre – eftersom en våglängd är 550 nanometer lång, kan alltså inte objekt förstoras om de är mindre än runt 200 nanometer stora. Så länge mikroskopen är beroende av ljus är det alltså helt omöjligt att se mindre än så – en chockerande brist i instrumenten.
Den nya generationens mikroskop
Samma bild, framtagen med ljusmikroskop (vänster) och elektronmikroskop. Elektronmikroskopet möjliggör betydligt tydligare bild.
Men bristen i traditionella mikroskop visade sig snabbt vara lösbar med en helt ny generation mikroskop, som trots att de fick samma funktion grundade sig i en helt ny teknik. Det nya mikroskop kallades elektronmikroskop, och använde sig till skillnad från vanliga ljusmikroskop av elektroner istället för ljuspartiklar. Denna nya teknik patenterades av Hans Busch och konstruerades av Ernst Ruska och Max Knoll, och skapade en ny revolution i mikroskopvärlden. I och med att de inte använde ljuspartiklar kunde man komma ned till en mycket djupare nivå, med tydligare bilder och förstoringar på så mycket som tiotals miljoner gånger, i jämförelse med ljusmikroskopens 300x eller 400x.
Elektronmikroskopen har snabbt kommit att ses som en av grundpelarna i 1900-talets vetenskapliga och industriella revolution. Forskarna fick på väldigt kort tid otroliga mängder mer data att arbeta med, vilket möjliggjorde stora forskargrupper och kulturellt betydande upptäckter om varelsers och molekylers inre. Elektronmikroskop är betydligt dyrare och större än vanliga ljusmikroskop, och tar upp utrymmen stora som rum. Som följd har de vanligt bland de verktyg som tvingat vetenskapsvärlden in i allt mer samarbete, där den gamla enstaka forskaren i sitt arbetsrum mer och mer byts ut mot stora universitetsledda institut med dussintals forskare som arbetar tillsammans.
Nanorevolutionen
Elena Rozhkova studerar sätt som nanomaterial kan döda cancerceller. Bild: Argonne National Laboratory
Mikroskop hade använts i hundratals år för att studera insekter och växter, vilket hade kunnat revolutionera biologin på ett helt nytt sätt. Med 1500-talets mikroskoprevolution hade det blivit möjligt att börja studera blodceller och jäststrukturer, och det var också då det upptäcktes mängderna av djur som befann sig i en vanlig vattendroppe. Under ett halvt millenium hade mikroskopen stått i biologins centrum, men under början av 1900-talet fick de en helt ny funktion i forskningen – i fysikens värld.
Med den starka förstoringen blev det med ens möjligt att inte bara studera de strukturer som molekylerna bildade i växter eller djur, utan också både molekylerna och dess interna atomer. Detta ledde till en enorm revolution i fysiken, där objekt kunde börja ses på nanonivå. Från att ha använt mikroskop i biologisk och kemisk forskning började forskarna nu använda dem för att studera naturens grundläggande struktur, och medan grunderna förstods användes de också allt mer i framtagandet av ny teknik.
Ny nanoteknik som grafen är så liten att den bara kan ses med hjälp av kraftfulla elektronmikroskop, vilket möjliggör att strukturerna kan vara effektivare och mycket tåligare även när de är otroligt tunna. Det finns mycket som mikroskopen kan användas till!
Mikroskop i industrin
Ett digitalt USB-mikroskop från Dino-Lite
Idag används många olika former av mikroskop inom industrin, i synnerhet för inspektion och kvalitetskontroll. Elektronmikroskop har alltid haft fördelen att bilden visas digitalt, medan ljusmikroskop har saknat detta. Då man inom industrin inte behöver den extrema förstoringen som ett elektronmikroskop ger, så har det utvecklats smidiga digitala alternativ.
De senaste åren så har bland annat USB-mikroskop utvecklats till att bli standard inom tillverkningsindustrin, i synnerhet metall-, plast- och pappersindustrin. De största fördelarna är att man ser bilden på en bildskärm, kan spara bilderna och även enkelt kan göra mätningar.
Det finns också kameror som man monterar på ett ljusmikroskop för att visa bilden på en datorskärm. Läs gärna mer om vilka typer av mikroskop som är vanliga i guiden Mikroskop för industri och tillverkning.
