Microscopía electrónica.

El desarrollo de la microscopía óptica o de luz fue evolucionando de manera importante desde su aparición a principios del siglo XVII, y manteniéndose como pilar fundamental del conocimiento de aquello invisible a la vista del ser humano; sin embargo, su límite de resolución de aproximadamente un micrómetro 10-6 m, ya no fue posible mejorarlo debido al factor limitante de la longitud de onda de la luz (450-640 nm). Fue hasta el año de 1931 cuando se alcanzó a obtener, con la ayuda de otra generación de microscopios, una resolución 1000 veces mayor que la de un microscopio óptico; a ésta generación se le conoce como Microscopía electrónica y fueron los físicos Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania, quienes dieron a conocer el Microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés). Posteriormente, en el año 1938, Manfred von Ardenne construyó el primer Microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) y comercialmente distribuido hasta 1965 por la compañía británica, Cambrige Instruments. Una de las aplicaciones más directas de la naturaleza ondulatoria de los electrones es el microscopio electrónico. Un microscopio, en general, consiste en “sondear” una muestra con unas partículas de prueba, y observar el resultado después de las interacciones. Un microscopio óptico emplea fotones de luz visible, que tras interaccionar con la muestra, son recogidos por una lente, para ser finalmente detectados por el ojo de una persona. Existe sin embargo un límite de resolución, que está relacionado con la longitud de onda de la luz. Cuando los objetos son del tamaño de esta longitud de onda (400 nm para el azul, 700 para el rojo), la luz sufre fenómenos de difracción, y no es posible ver objetos nítidos. Para mejorar la resolución es necesario por tanto disminuir la longitud de onda de la luz.

Sin embargo, el ojo no es capaz de detectar luz por debajo de los 400 nm, se requieren fuentes de luz y detectores de específicos. Sin embargo es posible iluminar la muestra no con luz, sino con electrones. Un electrón desplazándose a una velocidad constante posee una longitud de onda que está por debajo del angstrom (menor que el tamaño de un átomo). Si se analizan los electrones resultantes tras la interacción con la muestra, se puede generar una imagen de la muestra, se tiene un microscopio electrónico. A partir de la relación de Broglie, sabemos que la longitud de onda depende del momento cinético. Para comunicar este momento cinético, es necesario acelerar el electrón con un voltaje V, que le comunica una energía cinética: Existen dos tipos de microscopios electrónicos: 1.- TEM (Transmission Electron Microscope, microscopio de transmisión): Los electrones son transmitidos a través de la muestra, que es previamente adelgazada. Emite un haz de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada de la muestra. Para utilizar un microscopio electrónico de transmisión debe cortarse la muestra en capas finas, no mayores de un par de miles de ángstroms. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar la imagen de un objeto hasta un millón de veces. 2.- SEM (Scanning Electron Microscope, microscopio de barrido): El haz de electrones es “barrido” por toda la muestra. En cada punto, los electrones son absorbidos, y los átomos de la muestra emiten electrones secundarios. Al hacer el barrido, y recolectar estos electrones secundarios se genera la imagen de la muestra. En el microscopio electrónico de barrido la muestra es recubierta con una capa de metal delgado, y es barrida con electrones enviados desde un cañón. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectado en una imagen de TV. Su resolución está entre 3 y 20 nm, dependiendo del microscopio. Permite obtener imágenes de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones, las lentes por electroimanes y las muestras se hacen conductoras metalizando su superficie.