В 17 веке Антони ван Левенгук изготовил микроскопы, которые были во много раз лучше, чем у его конкурентов. Непонятно, как он изготовил линзы, с помощью которых увеличивал препараты до 270 раз. Исследования с использованием интенсивных нейтронных пучков в Реакторном институте в Делфте показывают, что этого непревзойденного качества он добился с помощью шлифования.
Латунное устройство, которое вы зажимаете двумя пальцами, совершенно не похоже на современный микроскоп. Голландский торговец и микробиолог Антони ван Левенгук изготовил более пятисот таких устройств в 17 веке и сделал с их помощью несколько открытий благодаря их удивительно хорошим оптическим характеристикам. Он был первым, кто увидел эритроциты, движущиеся сперматозоиды и структуры в различных биологических тканях. Мир открылся с инструментами Ван Левенгука, они сделали его всемирно известным.
До сих пор было неясно, как Ван Левенгук изготовил крохотные линзы размером всего несколько миллиметров. Измельчение кусков стекла очевидно, но о его методах мало что известно. Он говорил о выдувании стекла, но правильно ли это — вопрос. Однако это могла быть попытка ввести в заблуждение конкурирующих производителей микроскопов.
Исследователи из Рейксмузеума Бурхааве (имеют в своем распоряжении четыре микроскопа Ван Левенгука) и Реакторного института в Делфте теперь проливают больше света на точную форму линз. Они сканировали два микроскопа интенсивным пучком так называемых нейтронов из реактора и с его помощью просматривали металлические пластины, которые зажимают линзы. Он дает редкое представление о методе производства линз и микроскопов Ван Левенгука.
Таинственный
Открытия Ван Левенгука были сенсацией, но сам он всегда очень скрытно относился к своим инструментам. Вероятно, он боялся конкуренции. «Источники техники Ван Левенгука легко пересчитать по пальцам одной руки», — говорит Тимен Коквит, куратор Рейксмузеума Бурхааве. «Несмотря на просьбы, в частности, со стороны Королевского общества в Англии, с которой он переписывался о своих открытиях, Ван Левенгук держал как можно больше при себе, чтобы получить дополнительную информацию. Ван Левенгук даже не хотел продавать свои микроскопы приезжим монархам».
К счастью, у нас еще есть микроскопы, на которых есть информация о методе их изготовления. Одиннадцать из более чем пятисот микроскопов, изготовленных Ван Левенгуком, все еще сохранились, но исследование линз затруднено. «Они зажаты между двумя металлическими пластинами, и размер видимой снаружи части обычно не превышает полмиллиметра», — говорит Коквит. «Открытие невозможно, и при использовании многих методов сканирования вы не можете видеть сквозь металлические пластины».
Коквит был в восторге, когда представители Реакторного института Делфта обратились к музею с вопросом, хотят ли они сканировать объекты с помощью самых сильных нейтронных пучков из своего ядерного реактора. Проверенный метод, с помощью которого уже было проверено несколько металлических артефактов. Нейтроны (элементарные частицы, которые обычно встречаются в атомных ядрах) в результате ядерных реакций урана в реакторе объединяются для этой цели и обстреливаются объектом со скоростью тысячи километров в час.
Нейтроны не имеют заряда и – в отличие от заряженных протонов или рентгеновских лучей – вряд ли могут быть остановлены очень плотными материалами, такими как металлы. Обычно они пролетают сквозь него, если нейтрон не сталкивается с атомным ядром. В этот момент он меняет направление, как маленький бильярдный шар. Отраженные нейтроны можно собрать детектором, расположенным позади объекта. Затем они рассказывают что-то о материалах и структуре сканируемого объекта. За счет освещения объекта с разных сторон создается детальное трехмерное изображение с разрешением до 0,05 миллиметров.
Рекомендовано редакторами
МедицинаЧто микропластик делает в моем солнцезащитном креме?!
АстрономияСолнце, море и наука
БиологияЭкспедиция на тающую землю
Шлифование или выдувание стекла
Форму линзы внутри микроскопа можно определить на основе точного сканирования. «Мы видим четкую форму линзы с острым краем», — говорит Коквит. «Вряд ли вам удастся получить такую форму путем выдувания стекла. Тогда вы ожидаете более выпуклую форму линзы, без краев. Я сам посещал стекольщиков, чтобы посмотреть, что они делают разными техниками. Равномерная кривизна края этой линзы убедительно указывает на шлифовку».
Университет в Делфте уже заявил, что 350-летняя загадка раскрыта, но вопросы все еще остаются. Например, о том, как Ван Левенгук таскает свои линзы. В любом случае, он был в этом чрезвычайно искусен. «Качество зависит от объектива, но можно сказать, что они на удивление хороши во всех отношениях. Он был мастером, которому, используя традиционные методы, удавалось создавать линзы, работающие почти на пределе оптических характеристик. Даже сто лет спустя другие не смогли сравниться с этим качеством», — говорит Коквит. «Кстати, мы не можем исключать, что он действительно выдувал стекло. Он не делал этого с помощью этого микроскопа, но сделал гораздо больше».
Радиоактивный экспонат
Хороший результат, но Коквит говорит, что колебался по поводу вопроса из Института реакторов. «Вы хотите подвергнуть исторический экспонат радиоактивности, после чего он сам может стать радиоактивным?» он говорит. «Независимо от того, насколько особенным является объект, его невозможно вернуть, если он радиоактивный. В конце концов, люди из Реакторного института в Делфте смогли гарантировать нам, что микроскопы выходят такими же радиоактивными, как и входят в них».
В зависимости от состава пучок быстрых нейтронов ядерного реактора делает радиоактивным и сам материал. Когда нейтрон попадает в атомное ядро материала, он может быть поглощен. Если через некоторое время это ядро снова выбьет нейтрон, вы имеете дело с радиоактивностью. «Большинство нейтронов покидают материал почти сразу, после чего исчезает и дополнительная радиоактивность», — говорит Ламберт ван Эйк, научный сотрудник Реакторного института Делфта, проводившего исследование. «А вот медь в латунном микроскопе (сплав меди и цинка – красный.) ) может оставаться радиоактивным дольше. Единственный способ избавиться от этого – подождать. Учитывая так называемый период полураспада в двенадцать часов, мы больше не могли измерять повышенный уровень радиоактивности через пять дней или десять периодов полураспада».
Эта временно введенная радиоактивность полезна для определения точного состава материала микроскопа. Исследователи сосредоточились в основном на линзе. «Используя так называемую гамма-спектроскопию, мы смогли выяснить, что в микроскопе, вероятно, находится натрий, который улавливает нейтроны из пучка», — говорит Ван Эйк. «Нам еще предстоит проверить, но если этот натрий находится в стекле линзы, это кое-что говорит о составе используемого стекла».
Стакан пороховой катастрофы
Коквит хотел бы узнать больше о происхождении стекла. «Вероятно, он просто использовал стекло, которое также служило в качестве окон и стаканов для питья», — говорит Коквит. «Интересно, откуда он это взял. Во времена Ван Левенгука в Делфте взорвался склад пороха, сравняв с землей часть города. Делфт, вероятно, был полон битого стекла. Некоторые подозревают, что именно отсюда были созданы микроскопы Ван Левенгука. Возможно, наши исследования дадут указания на это в будущем».
Это требует дополнительных сканирований, в том числе стеклянного материала для справки. «Думаю, в ближайшем будущем мне придется чаще ездить в Делфт с разными типами стекла», — заключает Коквит.
