Fuente: https://pixy.org/6365717/

¿Has visto alguna vez los pelos de la cara de una hormiga?

Desde la invención del microscopio óptico o fotónico, en el año 1590, la humanidad se ha maravillado al descubrir los detalles a escala microscópica de elementos cotidianos de nuestro día a día. Este instrumento fue clave en el descubrimiento de los microorganismos, y en multitud de avances médicos, científicos y tecnológicos.

Los microscopios ópticos son instrumentos que nos permiten ver objetos minúsculos gracias al uso de lentes de precisión. Las técnicas de fabricación actuales permiten introducir decenas de estas lentes en objetivos de tan solo unos centímetros de longitud, y combinarlos logrando amplificar cientos de veces, e incluso miles, el tamaño aparente de los objetos observados.

Foto detalle de los estambres de una flor. Fuente: www.pixabay.com

¿Cuántas veces se puede amplificar una imagen con un microscopio óptico?

Entonces, ¿por qué no fabricar conjuntos de objetivos con más lentes para amplificar decenas de miles de veces los objetos? ¿o incluso centenares de miles? Seguro que serían objetivos caros, pero sin duda valdría la pena utilizarlos en el campo de la nanotecnología, ¿no? Pues lo siento, pero tengo que deciros que, por muy bien fabricados que estuvieran esos objetivos y lentes, no seríais capaces de ver imágenes nítidas con más de 2000 aumentos, por lo que estos megaobjetivos tan solo serían una forma muy cara de ver manchas difusas con un tamaño muy ampliado. ¿Y por qué pasa esto? El problema radica en que los microscopios ópticos utilizan la luz visible como señal. Esto significa que aplicamos luz sobre la muestra que estamos observando, y es esta misma luz la que nuestro ojo, que es el receptor, recoge y es capaz de interpretar. Pues bien, lo que llamamos luz visible está compuesta por ondas con longitudes de cientos de nanómetros, que no son suficientemente pequeñas para darnos información sobre elementos con tamaños nanométricos.

Espectro electromagnético. Fuente: https://commons.wikimedia.org

Buscando una analogía, es como si la luz visible, afectada por el fenómeno de la difracción, fuera capaz de mostrarnos la realidad con un “tamaño de píxel” de unos 200 nm. Esta es la menor distancia que debe existir entre dos objetos para que puedan visualizarse por separado, y se denomina límite de resolución o capacidad de resolución. Por mucho zoom que queramos hacer gracias a las lentes ópticas, la capacidad de resolución de la luz tiene un valor definido, y nada podemos hacer al respecto. Por lo tanto, en la mayoría de los casos es inútil emplear sistemas ópticos con más de 1000 aumentos, y los megapixels de las cámaras digitales de los microscopios son incapaces de obtener imágenes con gran resolución si los objetivos y lentes ya ha ampliado la imagen cientos de veces.

Fuente: https://n9.cl/fgo10

Estos conceptos, y otros muchos más complejos, fueron estudiados por físicos e investigadores como Abbe, Airy o Rayleigh, cuyas aportaciones os iré contando en futuras entradas. Mientras tanto, seguiré batallando contra el límite de resolución de la luz para obtener mis obras.