Trong nghiên cứu khoa học, đặc biệt là lĩnh vực sinh học, sự đổi mới trong công nghệ kính hiển vi luôn là động lực quan trọng thúc đẩy các ranh giới của tri thức. Trong số đó, kính hiển vi trường tối đã trở thành một công cụ mạnh mẽ để quan sát các mẫu không nhuộm nhờ phương pháp tương phản hình ảnh độc đáo của nó. Nó hoạt động như thế nào? Tại sao chúng ta lại thấy những hiệu ứng tương phản đáng kinh ngạc như vậy trong các mẫu của mình?
Kính hiển vi trường tối là một kỹ thuật kính hiển vi đặc biệt tạo ra hình ảnh bằng cách loại trừ các chùm ánh sáng không tán xạ. Điều này có nghĩa là dưới kính hiển vi, nền xung quanh mẫu thường tối và chỉ có ánh sáng bị mẫu tán xạ mới có thể đi vào thấu kính. Phương pháp này không chỉ có thể áp dụng cho kính hiển vi quang học mà còn cho kính hiển vi điện tử.
Nguyên lý cơ bản của kính hiển vi trường tối là khi một mẫu được chiếu sáng bởi nguồn sáng, chỉ có ánh sáng tán xạ mới có thể đi vào thấu kính mục tiêu để tạo thành ảnh, còn ánh sáng không tán xạ sẽ bị chặn lại.
Trong kính hiển vi quang học, một thấu kính hội tụ trường tối được sử dụng để tạo ra chùm tia tròn tránh chiếu sáng trực tiếp vào mặt phẳng tiêu cự của mẫu vật. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích để quan sát các mẫu sinh học vì có thể nhìn thấy cấu trúc tinh tế của tế bào mà không cần nhuộm màu hoặc xử lý khác.
Hình ảnh được tạo ra bằng kỹ thuật này thường xuất hiện dưới dạng vật thể sáng trên nền đen, tạo độ tương phản sắc nét.
Ưu điểm lớn nhất của kính hiển vi trường tối là nó quan sát được các tế bào sống, đặc biệt là những tế bào chưa được nhuộm màu. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu quan sát và phân tích mà không làm ảnh hưởng đến mẫu. Hơn nữa, mặc dù thiết lập đơn giản nhưng chất lượng hình ảnh thu được thường rất ấn tượng.
Tuy nhiên, kỹ thuật kính hiển vi này cũng có những hạn chế: hình ảnh cuối cùng có ánh sáng yếu, nghĩa là mẫu cần được chiếu sáng cường độ cao, có thể dẫn đến hư hỏng mẫu. Ngoài ra, một số thông tin về pha có thể bị thiếu trong hình ảnh và phải thận trọng khi diễn giải những hình ảnh này.
Mặc dù hình ảnh của kính hiển vi trường tối ban đầu có vẻ là âm bản từ kính hiển vi trường sáng, nhưng thực tế mỗi kỹ thuật lại hiển thị hiệu ứng khác nhau.
Gần đây, kính hiển vi trường tối cũng được sử dụng trong các thiết bị trỏ chuột máy tính, cho phép chuột hoạt động trên bề mặt kính trong suốt, chụp ảnh các lỗ hổng nhỏ và bụi để hoạt động chính xác hơn.
Khi kính hiển vi trường tối được kết hợp với kỹ thuật hình ảnh siêu phổ, điều này sẽ cung cấp một công cụ nghiên cứu mạnh mẽ về các đặc tính của vật liệu nano được nhúng trong tế bào. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này để nghiên cứu cách các hạt nano vàng gắn vào tế bào ung thư.
Trong kính hiển vi điện tử truyền qua, hình ảnh trường tối được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu tinh thể và các khuyết tật của chúng. Kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu chỉ lập bản đồ cường độ tán xạ từ một mặt phẳng tinh thể đơn lẻ, tiết lộ cấu trúc bên trong của vật liệu.
Kính hiển vi trường tối chắc chắn là một cải tiến quan trọng trong cộng đồng khoa học, cung cấp một phương pháp độc đáo và hiệu quả để quan sát mẫu, đặc biệt là không nhuộm màu. Vì vậy, khi công nghệ tiếp tục phát triển trong tương lai, kính hiển vi trường tối sẽ giúp chúng ta khám phá sâu hơn những bí ẩn của thế giới vi mô như thế nào?