Мал золотник, да виден

Антони ван Левенгук в рабочее время баловался с увеличительным стеклом. Начальнику – горе, а миру – радость, ибо благодаря этому мы узнали, что речную воду лучше кипятить. Об этом и других микрооткрытиях – в сегодняшней «Разборке».

КРОШКА-ГЛАЗ

Еще за три сотни лет до нашей эры древние греки заметили, что отражения предметов в изогнутых поверхностях кажутся больше. Но только в 1590 году голландские изготовители очков Ганс и Захарий Янсены догадались, что если взять две выпуклые очечные линзы и одну за другой закрепить их внутри выдвижного тубуса, можно будет увидеть то, чего невооруженным глазом не разглядеть. В 1609 году вдохновленный голландцами Галилео Галилей создает оккиолино (в переводе с итальянского «маленький глаз») – составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами.

БИТВА КОРОЛЕЙ

Пока Галилей знакомил со своим изобретением польского короля Сигизмунда III, голландский оптик Корнелиус Дреббель трудится на благо короля Англии Иакова I. В 1619 году он создает составной оптический микроскоп с двумя выпуклыми линзами: обращенным к изучаемому предмету объективом и обращенным к изучающему окуляром. С тех пор мир делится на два противоположных лагеря: одни считают первооткрывателем Галилея, другие – Дреббеля. Как бы то ни было, название для нового изобретения придумал друг Галилея Джованни Фабер.

ГУК. ЛЕВЕН ГУК.

В 1633 году английский физик Роберт Гук добавляет в микроскоп третью линзу и благодаря этому вскоре открывает клеточное строение организмов.

В 1674-м Антони ван Левенгук, работник текстильной лавки, так увлекся трудом Гука «Микрография», что стал разглядывать мир сквозь найденную в магазине линзу для проверки качества ткани. Вскоре стало ясно, что так много не увидишь, и Левенгук начал самостоятельно изготавливать крошечные, но очень мощные линзы, оплавляя тонкие стеклянные нити. В результате разглядел сотни микроорганизмов в капле воды, чем страшно удивил сограждан-голландцев, а после и весь мир.

МЕНЬШЕ, ДА ЛУЧШЕ

У Левенгука была только одна линза, и ему приходилось сталкиваться лишь со сферической аберрацией (деформацией изображения на краях линзы). Его коллеги с составными микроскопами страдали еще и от аберрации хроматической – цветовых причуд многолинзовой конструкции.

Решить эту проблему ученые смогли только в конце XVIII века, когда стекольное дело развилось настолько хорошо, что стало возможно комбинировать в микроскопе линзы из разных сортов стекла (и впервые это сделал, кстати, петербургский академик Франц Эпинус в 1784 году). А сферическую аберрацию в 1827 году поборол Джованни Амичи, использовав в объективе плоскую фронтальную линзу.

СУДЬБОНОСНЫЙ ДУЭТ

В середине XIX века существовали уже десятки фирм, выпускающих микроскопы, причем все они были примерно одинаковы по своим техническим характеристикам. Для победы в конкурентной борьбе требовалась революция, и свершилась она в Германии в 1866 году, когда встретились производитель оптики Карл Цейсс и талантливый физик-оптик Эрнст Аббе. Аббе изменил угол наклона линзы относительно оптической оси и создал методы расчета безаберрационных оптических систем. Отныне для построения идеального микроскопа существовал безошибочный алгоритм, и он был только у одной фирмы в мире – Carl Zeiss. Популярность их оптики взлетела до небес.

КРУПНЫМ ПЛАНОМ

В 1931 году немец Эрнст Руска представил публике первый электронный микроскоп, использующий соленоид как линзу для пучка электронов и дающий 400-кратное увеличение изображения. Всего два года спустя Руске удалось увеличить изображение уже в 500 раз, а это значило, что его детище превосходит по силе все существующие оптические микроскопы.

Защитив диссертацию, Руска отправился применять свои знания на телевидении – разрабатывать трубки кинескопа, но уже вскоре был приглашен в Siemens: электронный микроскоп для массового пользования сам себя не создаст, верно?

КАКОЙ РЕДЬЕФ!

Эрнст Руска получил за свое детище Нобелевскую премию. Еще одного «Нобеля» вручили Герду Биннигу и Генриху Рореру за изобретение сканирующего туннельного микроскопа в 1981 году. Принцип работы СТМ прост до гениальности. Тончайшая металлическая игла подводится к образцу на расстояние в 0,1 нанометра, и на нее подается небольшой потенциал. Между иглой и образцом возникает ток, сила которого меняется в зависимости от расстояния. Таким образом, можно получить подробную «карту» крошечной рельефной поверхности.

Стоит ли говорить, что эти ребята внесли не просто лепту, а целый мешок лепт в развитие нанотехнологий?

Текст: Анастасия Ершова
Материал опубликован в журнале «Человек Дела» #7 (02), февраль-март 2016