Digital Inline Holography Microscope, Membidik Objek Mikroskopis di Lingkungan Ekstrem

(KeSimpulan) Revolusi microscopes dalam studi kehidupan di Bumi telah lama digunakan. Kini tiba saatnya digunakan dengan tujuan yang sama dalam pencarian kehidupan asing, namun di lokasi seperti lautan di bawah permukaan es bulan yang mengorbit Yupiter yaitu Europa misalnya.

Perburuan tanda-tanda kehidupan di luar bumi biasanya berfokus pada mendeteksi molekul yang berhubungan dengan kehidupan organisme. Pengamatan langsung melalui pencitraan optik akan lebih meyakinkan, begitu kata Hans Kreuzer dan Manfred Yerikho di Dalhousie University di Halifax, Nova Scotia, Kanada. Mereka telah mengambil pendekatan yang berbeda dengan membangun sebuah mikroskop yang dapat dibenamkan ke dalam air untuk mendeteksi setiap bentuk kehidupan mikroskopik yang dapat berenang atau mengapung di sana.

Disebut digital inline holography microscope, terdiri dari sepasang kompartement dipisahkan oleh sebuah ruangan di mana air dapat mengalir. Satu kompartemen berisi laser biru yang difokuskan ke sebuah jendela berukuran lubang jarum menghadap ke air. Berlawanan dengan lubang jarum, dalam kompartemen kedua, adalah kamera digital. Ketika sinar laser menyentuh lubang jarum akan menghasilkan gelombang cahaya yang berbentuk bola, menyebar melalui air. Jika objek mikroskopis misalnya bakteri akan lebih difraksi.

Gelombang yang berbentuk bola dan pola difraksi yang diciptakan oleh objek mikroskopis membuat suatu pola yang ditangkap oleh kamera. Pola interferensi ini pada dasarnya adalah hologram yang ada di depan lubang jarum. Kreuzer telah mematenkan algoritma yang dapat merekonstruksi obyek untuk menciptakan pola interferensi dalam milidetik. Dengan cara ini kamera dapat menghasilkan gambar secara real-time dari setiap objek di dalam air jika mereka lebih besar dari paparan 100 nanometer.

Untuk menguji instrumen, tim membawanya ke lingkungan ekstrem di pulau Heiberg Axel, Arktik, mengunakan sebuah robot kapal selam yang ditenggelamkan pada sebuah danau. "Kami melihat segala macam makhluk," kata Jay Nadeau anggota tim dari McGill University di Montreal, Kanada. Nadeau mengatakan bahwa perangkat ringan dapat dengan mudah diangkut, tidak memerlukan intervensi konstan untuk mendapatkan gambar yang jelas.

Ini memiliki berbagai sudut pandang dan kedalaman, yang bersama-sama memungkinkan untuk mengikuti objek ketika mereka mengapung dengan luas ruang 7 milimeter di depan lubang jarum. "Anda bisa benar-benar yakin apakah ada sesuatu yang hidup dan berenang," kata Nadeau. Chris McKay dari NASA Ames Research Center di Moffett Field, California, yang bekerja pada misi Phoenix ke Mars, tertarik oleh perangkat ini. "Sementara saya tidak berpendapat bahwa mikroskop adalah alat berikutnya untuk mengirim ke Mars atau Europa, pada akhirnya kita harus mengirim mikroskop," kata Chris. "Desain ini cukup cerdas dan sangat cocok untuk instrumen penerbangan." (Planetary and Space Science, doi: 10.1016/j.pss.2009.07.012/newscientist/PNAS)

(A) Basic arrangement for in-line holography. A laser (L) illuminates a pinhole (P), which acts as a point source. Spherical waves from the pinhole illuminate the object (O), and the interference at the screen (C) of the scattered waves (---) with the reference wave (—) constitutes the hologram. (B) Schematic of the experimental arrangement used to record an optical image and a hologram of the same object. Eyepiece (f), camera (g), mirror (h), and objective lens (b) are part of an inverted microscope. To record the hologram, light from a laser (a) is reflected off the mirror and focused by the objective lens onto the pinhole (c). The light exiting the pinhole is passed through the object and glass substrate (d) and forms a hologram on the CCD chip (e). To record a conventional optical image of the object, the mirror is turned to allow white light from a lamp (not shown) that illuminates the object to reach a second CCD chip attached to the eyepiece.