Licht, das mehr verrät: Moderne Laser-Mikroskopie und Nanoforschung am IMTEK
Am 08.10.2025 durften wir an der Technischen Fakultät den ersten Vortrag des neuen Seminarjahres im Rahmen des Freiburg Seminars halten. Rund 60 Schülerinnen und Schüler sowie Lehrkräfte nahmen an der Veranstaltung teil – ein großartiges Zeichen für das anhaltend große Interesse der jungen Forscherinnen und Forscher.
Prof. Alexander Rohrbach gab in seinem Vortrag mit dem Titel „All das Licht, das wir nicht sehen können“ faszinierende Einblicke in seinen Forschungsbereich der Bio- und Nanophotonik. Der Vortragstitel knüpft an das gleichnamige Buch „All the light we cannot see“ von Anthony Doerr an, in dem das Spiel von Licht und Unsichtbarkeit, Sehen und Fühlen eine zentrale Rolle spielt.
Licht: Welle und Teilchen
Zunächst führte Prof. Rohrbach in die physikalischen Grundlagen des Lichts ein. Licht existiert sowohl als elektromagnetische Welle als auch als Teilchen (Photon). Unser Auge nimmt Licht als Photonen wahr, welche reflektiert von Objekten, auf unsere Netzhaut ein Bild formen. Forschende arbeiten häufig mit dem Konzept ebener Wellen und deren Überlagerungen, um optische Probleme zu veranschaulichen und mathematisch zu beschreiben.
Ein zentrales Ziel in der Mikroskopie ist es, möglichst viel Licht (ebene Wellen) unter einem großen Raumwinkel aufzufangen und es mit minimaler Unschärfe auf eine Kamera zu projizieren. Dabei spielt die Art der Beleuchtung eine entscheidende Rolle: Wellenlängen, Beleuchtungswinkel, zeitliche und räumliche Scanverfahren beeinflussen maßgeblich, welche Strukturen sichtbar gemacht werden können.
ROCS-Mikroskopie: Dynamik sichtbar machen
Ein Highlight des Vortrags war die Vorstellung der ROCS-Mikroskopie (Rotating Coherent Scattering), bei der blaues Laserlicht unter schrägen Winkeln kreisförmig um das Objekt rotiert. Selbst ohne Fluoreszenzmarkierung lassen sich bei Bildraten von 100 Hz gestochen scharfe Aufnahmen erzeugen. Mit dieser Technik können z.B. diffundierende Viren und ihre Interaktionen mit Zelloberflächen untersucht werden, die mit anderen Mikroskopietechniken unscharf oder gar unsichtbar bleiben – ein entscheidender Fortschritt für die Virus-Forschung.
Jenseits des Sehens: Fühlen auf Nanometerskala
Wo klassische optische Mikroskopie an ihre Grenzen stößt, ermöglicht die Photonische Kraftmikroskopie die Analyse thermischer Auslenkungen kleinster Partikel. Mithilfe von Laser-Interferometrie lassen sich Teilchen mit einer Rate von 1 Million Punkten pro Sekunde und Nanometer-Präzision verfolgen. Aus den Positions-Fluktuationen können sehr schwache Wechselwirkungen an der Zelloberflächen untersucht werden.
In Bereichen, in denen selbst diese Methoden nicht mehr ausreichen, kommt nun ein neues Verfahren, die zusätzliche spektrale Zerlegung der Partikelbewegungen, zum Einsatz. Diese erlaubt es, molekulare Wechselwirkungen noch feiner zu analysieren – ein faszinierender Einblick in Bewegungen und Kräfte jenseits dessen, was mit Bildgebung sichtbar gemacht werden kann.
Sehen und Fühlen – eine Parallele zum Roman
Der Vortrag spannte damit auch eine Brücke zur Literatur: Während das Waisenkind Werner in Doerrs Roman für die damalige Zeit (1941) erstaunlich geschickt elektromagnetische Radiowellen nutzt, ertastet die blinde Marie-Laure Details, die mit keinen Wellen des elektromagnetischen Spektrums sichtbar wären. Sehen und Fühlen ergänzen sich – im Roman, wie in der modernen Forschung.
Wir freuen uns sehr über das große Interesse und die engagierte Teilnahme der Schülerinnen und Schüler sowie ihrer Lehrkräfte. Der gelungene Auftakt macht Lust auf viele weitere spannende Vorträge und Diskussionen im Verlauf des Seminarjahres.
Kontakt:
Kerstin Steiger-Merx
Referentin PR/Marketing
Technische Fakultät
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Alexander Rohrbach
Bio- und Nano-Photonik
Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) und Physikalisches Institut der Universität Freiburg
Email: rohrbach@imtek.de
09.10.2025