Ai là người phát minh ra kính hiển vi? Tìm hiểu lịch sử kính hiển vi

Kính hiển vi là một phát minh vĩ đại giúp con người có thể theo dõi, phân tích những mẫu vật có kích thước nhỏ với một độ phóng đại nhất định. Để có được chiếc kính hiển vi như chúng ta sử dụng hiện nay là quá trình nghiên cứu, cải tiến lâu dài của rất nhiều nhà phát minh khoa học. Vậy, ai là người phát minh ra kính hiển vi? Cùngngược dòng thời gian tìm hiểu lịch sử của thiết bị khoa học quen thuộc này nhé!

Kính hiển vi là một phát minh vĩ đại giúp con người có thể theo dõi, phân tích những mẫu vật có kích thước nhỏ với một độ phóng đại nhất định. Để có được chiếc kính hiển vi như chúng ta sử dụng hiện nay là quá trình nghiên cứu, cải tiến lâu dài của rất nhiều nhà phát minh khoa học.

Ai phát minh ra kính hiển vi?

Chiếc “mắt thần” của các ngành khoa học

Được mệnh danh là “mắt thần”, kính hiển vi có chức năng hỗ trợ con người quan sát các vật thể kích thước nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường với cơ chế tạo ra các hình ảnh phóng đại của vật thể đó, được sử dụng phổ biến trong các ngành khoa học như sinh vật học, khoa học vật liệu, y học, vật lý, hóa học… 

Theo một số nhà sử học, người đầu tiên tạo ra kính hiển vi là Hans Lippershey - một người thợ làm mắt kính sống tại Hà Lan. Ông cũng là người nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho chiếc kính viễn vọng đầu tiên. 

Hans Lippershey và bản vẽ được cho là chiếc kính hiển vi của ông

Trong một số tài liệu khác lại cho thấy rằng, người tạo ra chiếc kính hiển vi phức hợp đầu tiên trong những năm cuối thế kỷ 16 là Hans Janssen và con trai ông, Zacharias - cũng là thợ làm kính ở Hà Lan. Cụ thể, trong bức thư của nhà ngoại giao người Hà Lan William Boreel gửi cho bác sĩ của nhà vua Pháp năm 1650 có nói rõ rằng Zacharias Janssen đã mô tả cho ông về chiếc kính hiển vi mới sáng chế vào năm 1590. 

Chân dung của Zacharias Janssen

Tuy nhiên, lịch sử của kính hiển vi không phải mới bắt đầu từ thế kỉ 16 mà đã có dấu vết từ trước đó rất lâu, cùng ngược dòng thời gian tìm hiểu chi tiết quá trình hình thành và phát triển của chiếc “mắt thần” này nhé!

Lịch sử kính hiển vi

Kính hiển vi ra đời khi nào?

Tiền thân của kính hiển vi 

Ý niệm đầu tiên của kính hiển vi xuất phát từ các nhà triết học La Mã cổ đại, khi họ phát hiện những tinh thể trong suốt hoặc pha lê có phần ở giữa dày hơn các cạnh còn lại có tác dụng làm mọi thứ trông lớn hơn. 

Những tinh thể trong suốt hoặc pha lê có tác dụng làm mọi thứ trông lớn hơn

Theo các tài liệu của bảo tàng lịch sử Anh, vào năm 700 trước Công nguyên, ống kính Nimrud của người Assyria sản xuất là những chiếc đĩa pha lê đá có dạng hình lồi. 

Ống kính Nimrud của người Assyria

Tiếp sau đó, năm 167 trước Công nguyên, người Trung Quốc đã sử dụng chiếc ống đựng đầy nước để hình dung ra những cái không nhìn thấy. 

Năm 100 sau Công nguyên, thủy tinh ra đời, người La Mã đã thử nghiệm các hình dạng khác nhau của nó và phát hiện chức năng phóng lớn vật thể, được đặt tên là Lens (thấu kính) vì có hình dạng giống với cây đậu lăng (Lentils). 

Đến thế kỉ 11, người Arab đã mài nhẵn những viên đá quý Beryl thành thấu kính dạng lồi để phóng to chữ viết. 

Thấu kính dạng lồi để phóng to chữ viết của người Arab

Cuối thế kỷ 13, kính mắt được sử dụng rộng rãi hơn kéo theo việc lan truyền các loại kính lúp có ống kính đơn với độ phóng đại hạn chế. Nhưng mãi đến khoảng những năm 1600, con người mới phát hiện ra rằng có thể sử dụng thấu kính để chế tạo các dụng cụ quang học. 

Kính hiển vi ra đời như thế nào? 

Như đã nói ở trên, những chiếc kính hiển vi đầu tiên ra đời dưới bàn tay của những người thợ làm kính mắt Hans Lippershey hoặc cha con nhà Janssen. Trong đó, chiếc kính hiển vi của cha con nhà Janssen có tới 3 ống kính, dài khoảng 50cm, đường kính 5cm và có độ phóng đại từ 3x đến 9x. 

Zacharias Janssen và chiếc kính hiển vi phức hợp 

Đến năm 1609, Galileo Galilei đã thiết kế lại chiếc kính viễn vọng thành kính hiển vi với một thấu kính phân kì. Rất tiếc quá trình nghiên cứu gián đoạn do ông bị bắt hầu tòa bởi quan điểm “Trái đất quay xung quanh mặt trời”. Tuy nhiên, nhờ đóng góp của một nhà khoa học lỗi lạc có chuyên môn như Galileo, lịch sử phát triển của kính hiển vi đã có những bước tiến vượt bậc. 

Năm 1620, nhà thiên văn học Cornelius Drebbel đã giới thiệu một chiếc kính hiển vi sơ khai với 2 thấu kính hội tụ. Tuy nhiên, đó thực chất lại là ý tưởng của Johannes Kepler. 

Chân dung Cornelius Drebbel

Năm 1667, học giả người Anh Robert Hooke - người đặt nền móng cho ngành khoa học hiển vi đã xuất bản một cuốn sách có tên “Micrographia” trong đó chứa những hình ảnh được quan sát bởi kính hiển vi. Kính hiển vi Hooke sử dụng được chế tạo bởi một người thợ cơ khí London tên là Christopher Cock, nó có cấu tạo gồm một chiếc đèn dầu thông thường và quả cầu thủy tinh chứa nước bên trong. Thiết bị này giúp vật mẫu được chiếu sáng đồng đều hơn, độ phóng đại lên đến 50x, tuy nhiên hiện tượng quang sai là khuyết điểm to lớn mang đến nhiều khó khăn trong quá trình nghiên cứu của Hooke, đặc biệt là khi kết hợp 2 thấu kính với nhau. 

Phác thảo kính hiển vi Robert Hooke đã sử dụng

Người tạo ra kính hiển vi độ phóng đại cao nhất 200x trong thời bấy giờ lại là một nhà buôn vải có tên Antonie van Leeuwenhoek (1632 -1723). Không sử dụng kính hiển vi phức hợp như Hooke, Leeuwenhoek dùng thiết bị chỉ có 1 thấu kính nên đã tránh được hiện tượng quang sai, tuy nhiên nhược điểm của nó là phải đặt dụng cụ cực kì gần mắt. Với chiếc kính hiển vi này, ông là người đầu tiên quan sát được tế bào sống đang chuyển động như vi khuẩn hay tinh trùng.

Chân dung Antonie van Leeuwenhoek

Những chiếc kính hiển vi đầu tiên này chỉ được xem như thú tiêu khiển của giới thượng lưu nên không được công nhận giá trị đối với các lĩnh vực khoa học. Trong 2 thế kỷ sau đó hầu như không có sự đột phá nào về mặt kỹ thuật nào. Mãi đến thế kỷ 18, khi những vật kính tiêu sắc đầu tiên ra đời thì độ phân giải của kính hiển vi mới được cải thiện. 

Đầu thế kỷ 19, Joseph von Fraunhofer đã cải tiến chất lượng của những loại thủy tinh dùng để chế tạo kính hiển vi quang học, nhờ đó giảm thiểu quang sai của hình ảnh. 

Chân dung Joseph von Fraunhofer 

Giữa thế kỷ 19 đánh dấu một bước phát triển to lớn của kính hiển vi nhờ việc phát triển các vật kính ngâm nước và ngâm dầu của Giovanni Amici. 

Đến năm 1873, Ernst Abbe là người đặt nền móng cho kỹ thuật sản xuất kính hiển vi khoa học thời kỳ sau. Thay vì thử nghiệm và làm lại, ông sử dụng các phép toán quang học để dự đoán độ phân giải tối đa của một kính hiển vi quang học (có thể lên tới 200m), cải tiến các vật kính ngâm dầu để cho ra đời thiết bị chiếu sáng tối ưu hơn. 

Ernst Abbe - người đặt nền móng cho kỹ thuật sản xuất kính hiển vi khoa học thời kỳ sau

Vài năm sau đó, một phương pháp chiếu sáng  Koehler do August Koehler phát triển đã trở thành tiêu chuẩn trong chiếu sáng hiển vi và vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. 

Sang nửa đầu thế kỷ 20, liên tục những phát kiến đặt nền tảng cho kỹ thuật kính hiển vi hiện đại xuất hiện. Trong đó quan trọng nhất phải kể đến những nguyên lý cơ bản cho kính hiển vi huỳnh quang được thành lập, kèm theo đó là các kỹ thuật liên quan như hiển vi nhị và đa photon. 

Năm 1941, chiếc kính hiển vi tương phản pha đầu tiên ra đời dưới bàn tay của Fritz Zernike. 

Fritz Zernike và chiếc kính hiển vi tương phản pha của ông

Tiếp sau đó, Georges Nomarski đã phát minh ra kỹ thuật hiển vi tương phản giao thoa khác biệt (DIC). Cùng với tương phản giao thoa, DIC vẫn còn được sử dụng rộng rãi đến ngày nay. 

Năm 1961, mô tả đầu tiên về chất đánh dấu GFP (Green Fluorescent Protein) - bước tiến quan trong cho kính hiển vi huỳnh quang ra đời dưới nghiên cứu một loại sứa có tên AEquorea Victoria của Osamu Shimomura. Nhưng phải đến những năm 1990, Douglas Prasher và Martin Chalfie mới thành công tái tạo GFP bên ngoài cơ thể sứa và được dùng như một chất đánh dấu cho các loại protein khác. Từ cơ sở đó, các kỹ thuật hiển vi huỳnh quang được phát triển và cải tiến như FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) và TIRF (Total Internal Reflection Microscopy).

Phổ màu GFP dùng để đánh dấu Protein trong nghiên cứu

Năm 1951, Marvin Minsky đã đăng ký xin cấp bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến hiển vi đồng tiêu, tuy ban đầu không gây được nhiều sự chú ý từ giới khoa học nhưng từ khi được cải tiến bởi kỹ thuật laser, nó được chấp nhận là một kỹ thuật kính hiển vi và dần được sử dụng rộng rãi. 

Năm 1987, để quan sát vận chuyển cấu trúc tế bào, phân chia đa bào, nhóm nghiên cứu từ EMBL và Medical Research Council đã sử dụng loại kính hiển vi Confocal mới. 

Năm 1990, Stefan Hell đã cho ra đời bước tiến đột phá cuối cùng trong hiển vi quang học bằng kỹ thuật loại bỏ sự phát xạ do kích thích Sted, phá vỡ giới hạn về độ phân giải của định luật nhiễu xạ Abbe trên mẫu sinh vật. 

Đến năm 2000, chiếc kính hiển vi mô phỏng cấu trúc SIM, sử dụng tấm ánh sáng và giảm năng lượng lên mẫu được Mats Gustafsson tạo ra. 

Năm 2004, để giảm năng lượng ánh sáng, hạn chế gây tổn hại tế nào lên mức cao hơn, Ernst Stelzer đã phát triển loại kính hiển vi minh họa mặt phẳng chọn lọc SPIM. 

Khoảng năm 2006, Eric Betzing đã phá bỏ được giới hạn nhiễu xạ bằng những phân tử huỳnh quang có thể kích thích, cho ra đời dòng kính hiển vi kích thích tại chỗ. 

3 nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học nhờ kỹ thuật phát triển vượt bậc cho hiển vi huỳnh quang

Năm 2014 Stefan Hell, Eric Betzig và William Moerner được trao giải Nobel Hóa học nhờ những kỹ thuật mới kết hợp hai SPIM và SIM kính hiển vi cũng chùm sáng lưới - một sự phát triển vượt bậc cho hiển vi huỳnh quang khi người ta đã có thể phân giải các cấu trúc nhỏ cỡ nanomet.

Các loại kính hiển vi hiện đại

Các loại kính hiển vi cơ bản được sử dụng rộng rãi hiện nay có thể kể đến:

Kính hiển vi điện tử 

Kính hiển vi điện tử 

Kính hiển vi điện tử là những kính hiển vi được trang bị camera hỗ trợ trong quá trình quan sát mẫu vật, hình ảnh truyền đến màn hình thông qua cáp nối và cổng USB tiện dụng. 

>> Đọc thêm: Cấu tạo kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi soi nổi

Kính hiển vi soi nổi

Kính hiển vi soi nổi là những sản phẩm có độ phóng đại tầm trung khoảng dưới 50 lần, phù hợp với các công việc như phẫu thuật trong bệnh viện, phân tích mô, hóa thạch, kiểm tra sửa chữa linh kiện điện tử, …

Kính hiển vi sinh học 

Kính hiển vi sinh học 

Kính hiển vi sinh học là loại có khả năng làm rõ hình ảnh tốt với mức phóng lên tới 1600 lần, sử dụng chủ yếu trong các phòng nghiên cứu, thí nghiệm khoa học. 

Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn trả lời được câu hỏi ai đã phát minh ra kính hiển vi, đồng thời hiểu rõ kính hiển vi ra đời khi nào, lịch sử phát triển ra sao.

Bạn đang xem: Ai là người phát minh ra kính hiển vi? Tìm hiểu lịch sử kính hiển vi

Chuyên mục: Công cụ, dụng cụ