Gli oggetti ultramicroscopici, a volte chiamati submicroscopici o nanoscopici, sono oggetti troppo piccoli per essere osservati utilmente con un microscopio convenzionale. Questo in genere si riferisce a oggetti di dimensioni inferiori a circa un micron, ma può riferirsi a batteri grandi come pochi micron di diametro. Un micron, o micrometro, è un milionesimo di metro, seguito dal nanometro, che è un miliardesimo di metro.
Il mezzo più comune per osservare oggetti ultramicroscopici è il microscopio elettronico, inventato nel 1931. Un paio di altri includono l’ultramicroscopio, che osserva oggetti più piccoli della lunghezza d’onda della luce osservando i loro anelli di diffrazione contro un corpo nero, e il microscopio a effetto tunnel, che usa gli effetti quantistici per rappresentare i singoli atomi.
Alcune lunghezze e oggetti ultramicroscopici includono:
Atomo di idrogeno – 0.05 nm.
Atomo di zolfo – 0.1 nm.
Diametro del nanotubo di carbonio – 1 nm.
Diametro dell’elica del DNA – 2 nm.
10 paia di basi in un tipico filamento di DNA – 3.4 nm.
Spessore della tipica membrana cellulare – 6-10 nm.
Virus più piccoli – 20 nm.
Lunghezza d’onda della luce ultravioletta estrema – 40 nm.
La dimensione minima delle caratteristiche dei microchip attuali: 65 nm.
Dimensione delle particelle di fumo tipiche – 100 nm.
Il più grande virus conosciuto,
Inizia lo spettro della luce visibile (viola) – 380 nm.
Diametro del capside del più grande virus conosciuto, Mimivirus – 400 nm.
Diametro del batterio più piccolo conosciuto, Haemophilus influenzae – 500 nm.
Limite superiore informale del regime ultramicroscopico – 1000 nm.
Quando il microscopio elettronico iniziò ad essere utilizzato commercialmente negli anni ‘1940, una delle sue prime applicazioni fu la caratterizzazione e la descrizione dei virus, che fino a quel momento erano considerati relativamente misteriosi. Gran parte della ricerca pionieristica ha avuto luogo in Germania, Canada e Stati Uniti. È stato scoperto che i virus, insieme alla maggior parte degli altri oggetti ultramicroscopici, non cambiano in relazione ai loro ambienti, il che si pensa abbia precluso loro l’inclusione nell’albero della vita.
Altri usi per gli ultramicroscopi includono l’osservazione delle particelle di nebbia e il tracciamento degli ioni nelle camere a nebbia e lo studio del moto browniano, che è stato uno dei primi argomenti affrontati da Einstein all’inizio della sua carriera di fisico.