Nikon’s Small World Photomicrography Competition: quando la scienza diventa arte attraverso il mondo della microscopia

Quest’anno ha compiuto 45 anni la competizione che premia la bellezza non canonica della scienza, in ogni sua forma, immortalata dall’affascinante mondo della microscopia ottica.

(fonte immagine: quioptiq.com)

Chi dice che la scienza debba essere noiosa e non possa celare in sé l’arte? E’ proprio questo il mito sfatato dalla Nikon’s Small World Photomicrography Competition, attraverso le sue fotografie che, oltre all’innegabile senso estetico, possiedono anche quel valore aggiunto, scientifico appunto, che le rende ancor più preziose.

Cos’è la Nikon’s Small World Photomicrography Competition?

É una competizione iniziata nel 1975, con lo scopo di riconoscere e celebrare i lavori di chi utilizza la fotomicrografia: una tecnica che consiste nel fotografare soggetti non visibili ad occhio nudo, tramite una fotocamera collegata ad un microscopio.

I parametri considerati nelle fotografie sono innanzitutto il significato e il contributo che questi lavori possono apportare alla scienza. Ma, non meno importanti, sono la struttura, il colore e la composizione, i quali contribuiscono al valore artistico di queste fotografie, che possono appunto essere messe al pari di opere d’arte.

Ogni anno, poi, le prime 20 fotografie vincitrici, sono mostrate in vari musei e centri di scienze degli Stati Uniti e Canada.

(fonte immagine: nikonsmallworld.com)

 

Microscopia ottica

Come detto, lo strumento che rende possibile la realizzazione della fotomicrografia, è il microscopio. In particolare, è utilizzato in questa competizione il microscopio ottico, che è quello che utilizza la luce come mezzo per analizzare l’oggetto che si vuole ingrandire.

Nella gara possono essere usate tutti i tipi di microscopia ottica: a contrasto di fase, a luce polarizzata, a fluorescenza, confocale, ecc.

Spiegare il funzionamento di ciascuna sarebbe complesso e richiederebbe troppo tempo, per cui analizzeremo in questo paragrafo il funzionamento generale del microscopio ottico.

Questo, detto anche microscopio ottico composto, è formato da un sistema di lenti:

  • l’oculare, che è quella posta sul lato dell’osservatore, ed è la lente alla quale avviciniamo gli occhi.
  • l’obiettivo, che è la lente più vicina all’oggetto da osservare.

L’ingrandimento totale è dato dal prodotto degli ingrandimenti dati dalle singole lenti: ingrandimento dell’oculare*ingrandimento dell’obiettivo.

Gli obiettivi sono montati su una torretta girevole denominata revolver, che consente una loro rapida sostituzione. Infatti l’obiettivo può avere vari gradi di ingrandimento: 10X, 20X, 40X, 100X.

Ovviamente il microscopio non può ingrandire un’immagine all’infinito, anch’esso ha un limite: il massimo potere di ingrandimento di un microscopio ottico è di 1000X (dato dalla combinazione di 10X dell’oculare e 100X dell’obiettivo). In altre parole, è in grado di fornire un ingrandimento dell’immagine di 1000 volte.

Il limite dell’ingrandimento deriva dal fatto che il microscopio ottico ha un potere di risoluzione (cioè la distanza minima alla quale possiamo distinguere due punti come separati) di 0,2 µm. Questo limite risolutivo è il massimo che si può ottenere da qualunque tipo di microscopio su base ottica. E corrisponde appunto all’ingrandimento 1000X.

L’occhio umano ha un potere risolutivo di 0,2 mm, mentre il microscopio elettronico (che si basa sull’utilizzo di elettroni) risolve invece particolari fino a 0,2 nm.

Altri importanti elementi che formano il microscopio ottico, sono:

  • sorgente di illuminazione, posta al di sotto del campione. In genere si utilizzano lampade a incandescenza o alogene.
  • Vite macrometrica e vite micrometrica, sono dispositivi meccanici di spostamento, essenziali per la messa a fuoco. Possono agire sul tavolino (dov’è posizionato il campione), alzandolo o abbassandolo, oppure agire sul tubo portaottica (quello che collega oculare e obiettivo), facendolo scorrere.
  • Consensatore di Abbe, è una lente che fa convergere la luce (emessa dalla sorgente luminosa), su una zona limitata del campione, da cui poi fuoriesce un cono luminoso, il cui diametro coincide con quello della lente frontale dell’obiettivo (cioè quella più vicina al campione).

Ora, il percorso ottico e la formazione dell’immagine prevede prima la formazione di un’immagine intermedia, che è l’immagine reale, ingrandita e capovolta. Se l’oculare viene posizionato in modo che l’immagine intermedia cada all’interno della sua distanza focale, (che è la distanza tra il centro dell’obiettivo e il piano di messa a fuoco, ed è una caratteristica intrinseca alla lente dipendente dalla sua curvatura) si ottiene un’immagine secondaria, che è quella diritta, ovviamente ancora ingrandita, che può essere vista dall’osservatore, guardando nell’oculare.

(fonte immagine: microscopiomigliore.it)

 

La microscopia dietro la foto vincitrice

L’embrione di tartaruga fluorescente, di Teresa Zgoda e Teresa Kugler, è la foto che si è classificata al primo posto della competizione.

Le tecniche di microscopie utilizzate sono state la stereomicroscopia e la fluorescenza, entrambi appartenenti alla microscopia ottica.

Il microscopio stereoscopico è usata per immagini tridimensionali, dove è essenziale distinguere la profondità per interpretare la struttura del campione. Essa si avvale di due percorsi ottici separati, diversamente allineati tra loro, entrambi terminanti con due obiettivi e due oculari, per permettere la visione stereoscopica, ovvero la visione binoculare (dei due occhi). Questi due percorsi ottici forniscono all’occhio destro e all’occhio sinistro immagini diversamente angolate.

Il microscopio a fluorescenza utilizza la luce ultravioletta emessa da una lampada a vapori di mercurio. Questo microscopio sfrutta il fenomeno per cui determinate sostanze, quando vengono colpite da radiazione ultravioletta, emettono una luce di lunghezza d’onda maggiore, e dunque visibile.

In particolare, gli elettroni in questione del campione, colpiti da luce ultravioletta, assorbono tale energia e si eccitano passando ad un livello energetico superiore. Quando poi questi elettroni tornano al loro stato di partenza, restituiscono l’energia che hanno assorbito, sotto forma di calore e luce (fluorescenza, appunto).

 

Qualsiasi sia la tecnica di microscopia utilizzata, questa competizione sorprende per la sua capacità di mettere in luce (del microscopio, letteralmente), l’affascinante lato artistico della scienza.

Foto vincitrice: “Fluorescent turtle embryo” di Teresa Zgoda e Teresa Kugler (fonte immagine: nikonsmallworld.com)

 

 

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