กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสามารถใช้สังเกตโครงสร้างโมเลกุลได้หรือไม่?
โครงสร้างโมเลกุลสามารถสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งปัจจุบันมีกำลังขยายถึง 15 ล้านเท่า
ในทศวรรษที่ 1970 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านถือเป็นหนึ่งในกล้องจุลทรรศน์ที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน ความละเอียดของมันอยู่ที่ประมาณ 0.3 นาโนเมตร และความสามารถในการความละเอียดของมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 0.1 มิลลิเมตร นั่นคือสถานะเริ่มต้นของการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ในปีพ.ศ. 2474 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้ดัดแปลงออสซิลโลสโคปไฟฟ้าแรงสูงโดยใช้แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนแบบแคโทดเย็นและเลนส์สามอิเล็กตรอน หลังจากการดัดแปลง เขาพบว่าออสซิลโลสโคปสามารถขยายวัตถุได้หลายครั้ง ด้วยวิธีนี้ เขาได้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และการประดิษฐ์ออสซิลโลสโคปไฟฟ้าแรงสูงยังยืนยันฟังก์ชันการขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไปทั่วโลกอีกด้วย
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการวิจัยเกี่ยวกับความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และในไม่ช้าก็มาถึงระดับสมัยใหม่ ในเวลานี้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็พัฒนาอย่างรวดเร็วในประเทศจีนเช่นกัน
ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกำลังขยายสูงถึง 15 ล้านเท่า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีกำลังขยายเพียง 2,000 เท่า นี่คือความแตกต่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ดังนั้นเราจึงสามารถสังเกตอะตอมในโลหะได้โดยตรงผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน สภาวะและการจัดเรียงอะตอมในสารกึ่งตัวนำอย่างเป็นระเบียบ
กำลังการแยกส่วนของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนยังคงเหนือกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมาก กำลังขยายสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือประมาณ 2,000 เท่า ในขณะที่กำลังขยายสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่คือมากกว่า 3 ล้านเท่า ดังนั้นอะตอมของโลหะหนักบางชนิดและโครงตาข่ายอะตอมที่จัดเรียงอย่างประณีตในคริสตัลจึงสามารถสังเกตได้โดยตรงผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (โปรดทราบว่ามีเพียงคุณเท่านั้นที่มองเห็นโครงสร้างอะตอมได้ชัดเจนเมื่อคุณเห็นการจัดเรียงและคุณไม่สามารถมองเห็นได้ ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนระดับโมเลกุล สิ่งที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์คือรูปร่างผลึกของโมเลกุลที่มีการกำหนดค่าต่างกัน)
กล้องจุลทรรศน์ในปัจจุบันโดยพื้นฐานแล้วไม่สามารถมองเห็นโมเลกุลได้ ไม่ใช่เพราะกำลังขยายไม่เพียงพอ แต่เนื่องจากไม่สามารถเข้าถึงความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้ STORM ความละเอียดสูงในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 20 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าจะมองเห็นสองจุดที่คั่นด้วยมากกว่า 20 นาโนเมตรได้ชัดเจน และภาพที่ต่ำกว่า 20 นาโนเมตรจะเป็นก้อนเนื้อ
โดยพื้นฐานแล้วโมเลกุลจะอยู่ที่ระดับนาโนเมตรเป็นอย่างน้อย ถ้าใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะแยกแยะได้ยาก กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถขยายได้ถึง 10,000 เท่า และความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอยู่ที่ระดับนาโนเมตร ขณะเดียวกันผมอยากจะบอกคุณว่าการแก้ปัญหามีความสำคัญมาก หากไม่สามารถบรรลุความละเอียดได้ กำลังขยายสูงก็ไม่มีประโยชน์
