El microscopio electrónico

Por Alvms 

El microscópico electrónico es una aplicación valiosa de las propiedades ondulatorias de los electrones porque genera imágenes de los objetos que no pueden verse a simple vista o con el microscopio de luz. Según las leyes de la óptica, es imposible formar una imagen de un objeto de dimensiones inferiores a la mitad de la longitud de onda de la luz empleada para observarlo. Dado que el intervalo de longitudes de onda de la luz visible comienza alrededor de 400 nm o 4×10^-5 cm, no es posible ver algo que mida menos de 2×10^-5 cm.

En principio, con los rayos X podemos ver objetos en la escala atómica y molecular porque sus longitudes de onda están entre 0,01 y 10 nm. Sin embargo, no es posible enfocar los rayos X, y las imágenes que se obtienen son difusas.Por otro lado, al ser partículas cargadas, los electrones se enfocan aplicando un campo eléctrico o un campo magnético, de la misma forma como se enfoca una imagen en la pantalla de televisión. Según la mecánica cuántica la longitud de onda de un electrón esta en proporción inversa con su velocidad. Si los electrones se aceleran a grandes velocidades, se obtienen longitudes de onda tan cortas como 0,004 nm.

Otro tipo de microscopio electrónico, denominado microscopio túnel de barrido (STM, por sus siglas en inglés), utiliza otra propiedad de la  mecánica cuántica para generar imágenes de los átomos de la superficie de una muestra, del electrón escapaz de cruzar una barrera de energía por efecto túnel .En el STM la fuente de electrones es una aguja de un material metálico (muchas veces de tungsteno) con una punta muy fina. Entre la aguja y la superficie de la muestra se mantiene un voltaje que permite a los electrones atravesar la barrera de potencial. Cuando la aguja pasa sobre la superficie de la muestra a unos cuantos diámetros atómicos de distancia, se mide la corriente túnel. Esta corriente decae exponecialmente con el aumento de la distancia entre la aguja y la muestra. Con un circuito de retroalimentación, se ajusta la posición vertical de la punta para mantenerla a una distancia constante de la superficie de la muestra. La magnitud de estos ajustes da un perfil de la muestra, lo cual se registra y se proyecta como una imagen tridimensional con colores falsos. El microscopio electrónico y el STM forman parte de las herramientas más poderosas en la investigación en nanotecnología.

Microscopio electrónico de barrido         Microscopio electrónico de transmisión

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14 Comentarios to “El microscopio electrónico”

  1. Ana Belén Quesada on 2007-02-24 6.37 pm

    Microscopio, es una palabra que se encuentra por primera vez en el español alrededor de 1907 y que proviene del griego mikrós que significa pequeño y skopéo, que significa examinar.Por lo tanto, de un microscopio lo que esperamos es poder relacionar información con cada punto del espacio en la región observada, cuando la región es muy pequeña. La información no necesariamente debe ser colores e intensidades como cuando vemos con los ojos, sino cualquier propiedad física que se pueda relacionar con el espacio.La primera aproximación a la microscopía se da a través del uso de lentes ópticos que magnifican la imagen de los objetos generada por la luz. En un principio seguramente utilizando cristales o pequeñas gotas de agua y luego con sistemas compuestos de varios lentes, como el inicialmente desarrollado por Hooke en 1665, que mantiene similitudes con los actuales microscopios ópticos.
    Actualmente, existen muchos tipos de instrumentos que permiten ver a escalas menores, o sea muchos distintos tipos de microscopios. Algunas familias de utilidad son los microscopios ópticos, microscopios electrónicos y más recientemente los denominados SPM.
    SPM es la sigla en inglés de Scanning Probe Microscopy y es la denominación de
    microscopía que obtiene la información mediante el barrido (Scanning) de una sonda
    (Probe) en la superficie de la muestra.
    En cualquiera de las variantes de SPM, se hace interactuar una sonda con la muestra
    de manera que la interacción sea dependiente de la distancia Z entre ambas y de
    que el área de la muestra que interactúa sea mínima. El método recibe su nombre
    según el tipo de interacción entre la sonda y la muestra, por ejemplo, las interacciones de fuerza atómica, corriente túnel y campo cercano, dan origen a Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Tunneling Microscopy (STM) y Scanning Near-field Optical Microscopy (SNOM) respectivamente.
    http://ina.unizar.es/equipos.htm
    http://www.wikilearning.com/el_microscopio-wkccp-5440-44.htm
    http://www.fisicaysociedad.es/view/default.asp?cat=763&id=2001874
    http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Nanotecnologia/HerraYTecncasNan.htm

  2. Joaquín Escayo Menéndez on 2007-02-28 2.33 pm

    Me parece interesante hablar un poco más del microscopio de fuerza atómica (AFM en inglés). Este microscopio tiene una resolución de ~ 1 nanómetro en altura y de ~ 0.1 micras laterales, y sobre todo porque en el departamento de óptica de la UCM (DOUCM) dispone de uno de estos microscopios, y puede ser muy útil en la fabricación de elementos nanotecnológicos.

    El microscopio de fuerza atómica dispone de una sonda en forma de punta afilada piramidal o cónica con la que es capaz de registrar la topografía de una muestra de un tamaño máximo de unos 150×150 micrómetros. Esta sonda se acopla a un listón microscópico de unos 200 micrómetros de longitud, y mediante una balanza óptica es detectado la flexión del listón al pasar la sonda a través de la muestra, que permite determinar la altura de la muestra, y permitiéndonos trazar un mapa topográfico de la superficie.

    Uno de los inconvenientes de este tipo de microscopio es la lentitud, normalmente necesita unos minutos para escanear una muestra por completo, sin embargo científicos del MIT trabajan en un nuevo sistema donde sustituyendo la sonda y la palanca que la sostiene podrían aumentar 100 veces la velocidad de un AFM, con la ventaja de que además podría adaptarse estos nuevos materiales en un microscopio ya existente, como vemos el AFM no se queda atrás en cuanto a avances tecnológicos se refiere.

    En esta página podemos encontrar imágenes obtenidas con un AFM, incluyendo algunas de estructuras nanotecnológicas muy interesantes.

    En abril se celebrará en barcelona una conferencia sobre las utilidades de este tipo de microscopios en la biomedicina, se llama AFM BioMed Conference, la universidad de UCLA también ha puesto en marcha un proyecto para la detección de células cancerígenas usando un AFM, podemos encontrar más información aqui aquí.

    Como vemos estos microscopios tienen muchas utilidades y son usados a diario en la investigación científica.

  3. Sergio Khabrani on 2007-03-29 8.49 pm

    Sin alcanzar la resolución que logran los microscopios electrónicos, el microscopio óptico ha superado sus limites gracias a unas nuevas superlentes, que le permiten alcanzar la escala del virus y el ADN.
    Hasta ahora, el problema que tenían los microscopios ópticos, era el de superar el límite de difracción, con lo que todo objeto menor de media milésima de milímetro se veía borroso.
    Sin embargo, las nuevas lentes superan este problema gracias a un índice de refracción negativo, mediante el uso de metamateriales en su construcción.
    Los metamateriales son nanoestructuras artifiales, que no pueden ser encontradas en la naturaleza, las cuáles han sido creadas por los físicos.

    En dos estudios independientes realizados por las universidades americanas de Maryland y Berkeley, han llegado al mismo resultado.
    La resolución alcanzada por el estudio de Maryland ha alcanzado los 70 nanometros, mientras que la de Berkeley ha logrado los 130, gracias a una \

  4. Sergio Khabrani on 2007-03-29 8.51 pm

    Sin alcanzar la resolución que logran los microscopios electrónicos, el microscopio óptico ha superado sus limites gracias a unas nuevas superlentes, que le permiten alcanzar la escala del virus y el ADN.
    Hasta ahora, el problema que tenían los microscopios ópticos, era el de superar el límite de difracción, con lo que todo objeto menor de media milésima de milímetro se veía borroso.
    Sin embargo, las nuevas lentes superan este problema gracias a un índice de refracción negativo, mediante el uso de metamateriales en su construcción.
    Los metamateriales son nanoestructuras artifiales, que no pueden ser encontradas en la naturaleza, las cuáles han sido creadas por los físicos.

    En dos estudios independientes realizados por las universidades americanas de Maryland y Berkeley, han llegado al mismo resultado.
    La resolución alcanzada por el estudio de Maryland ha alcanzado los 70 nanometros, mientras que la de Berkeley ha logrado los 130, gracias a una “hiperlente” en 3D.

    La ventaja de los microscopios ópticos frente a los electrónicos, reside en que los segundos no pueden ver la muestra, sólo su interacción atómica.

    http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2007/March/06030701.asp
    http://www.abc.es/20070324/sociedad-sociedad/nuevas-superlentes-permiten-llegar_200703240903.html
    http://noticias.ya.com/tecnologia/24/03/2007/lentes-virus-microscopio.html

  5. Anahí on 2007-04-24 10.36 am

    Es increíble los avances que se han producido en el campo de la nanotecnología. Uno de ellos , el \\\’Efecto túnel\\\’ , otro, los condensadores de Bose Einstein ( ver : http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_3317000/331701.stm ).
    Si en un futuro conseguimos \\\’crear\\\’ ordenadores cuánticos , tendremos que tener muy presente que estamos utilizando nada más y nada menos que el Spin del electrón .
    Y piénsenlo : si trabajamos con los estados cuánticos de los átomos , realmente estamos \\\’jugando a ser Dios\\\’ como decía un compañero en un artículo de este blog.
    Tags : movimiento browniano , Spin del electrón.

  6. Ana Dehni Romera on 2007-05-09 6.17 pm

    NANOTECNOLOGÍA Y MICROSCOPÍA
    Una de las aplicaciones mas notables de la nanotecnología es la de procurar una mejor observación de células (1), tejidos y microorganismos tales como virus y bacterias, lo cual hace que la nanotecnología sea crucial en el avance de la medicina y la biotecnología. Dos ejemplos de ello son el microscopio de efecto túnel y el microscopio de fuerzas atómicas. El primero está basado en fuerzas electrónicas que permiten visualizar imágenes muy detalladas de moléculas y átomos. Consiste en una punta muy delgada que termina en un átomo, el cual recorre la superficie del material de estudio a una distancia atómica. Se crea una corriente electrónica que en función de sus características se analiza, de manera que se transforma en una imagen producida por ordenador; además de analizar la estructura se puede modificar cambiando átomos de sitio.
    El microscopio de fuerzas atómicas es un estilete que interacciona con la superficie creando una tensión que permite estudiar la misma. La ventaja es que permite obtener propiedades mecánicas de las moléculas. Por ejemplo, con él se han realizado varios experimentos relacionados con el estudio de las propiedades elásticas de los virus (2). En definitiva este instrumento permite la observación, reconstrucción tridimensional (3)(lo cual es clave en la ciencia médica) y la cuantificación-medición de compuestos celulares de interés para su mejor caracterización y localización.

    (1) http://www.levante-emv.com/secciones/noticia.jsp?pNumEjemplar=3491&pIdSeccion=308&pIdNoticia=287734
    (2) http://www.elcultural.es/historico_articulo.asp?c=19180
    (3) http://itzamna.uam.mx/pilar/rec_3d.html

  7. Israel Macho Ávila on 2007-05-10 10.45 am

    Novedades en el mundo de la miscroscopía:

    Buceando en la red he encontrado una noticia de sumo interés que atañe a la microscopía de rayos X, así como a la electrónica y del visible:

    Científicos de la University of Sheffield(http://www.shef.ac.uk/) están desarrollando lo que sería el último avance hasta el momento en miscroscopía. Han descubierto una forma revolucionaria de captar imágenes de átomos en células vivas sin necesidad de usar lentes. En estos momentos desarrollan un microscopio de rayos X que permitiría obtener imágenes 3D de alta resolución de cualquier estructura molecular.

    El grupo del profesor John Rodenburg ha desarrollado una nueva técnica que utiliza patrones de difracción recolectados de diferentes zonas del objeto en estudio para proporcionar información sobre la forma en que dicho objeto dispersa los rayos X. Posteriormente utilizan estos patrones junto con programas informáticos basados en un algoritmo matemático para proporcionar una imagen completa de la estructura.
    Esta técnica permitiría visualizar con alta resolución objetos de cualquier tamaño o forma, lo que supone un avance revolucionario.
    La clave de esta mejoría reside en que puede calcularse la fase de los datos de alta resolución.

    Además, el Physical Sciences Research Council (EPSRC) los ha becado para que, al mismo tiempo, traten de desarrollar la misma tecnología para microscopía electrónica y del visible, por lo que habrá que estar atentos a sus avances.

    Página del Consejo: http://www.epsrc.ac.uk/default.htm

    El enlace del artículo de la universidad: http://www.shef.ac.uk/mediacentre/2007/744.html

    Una revista online que se ha hecho eco del hallazgo:
    http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070319175757.htm

  8. angie kateriene on 2007-05-14 9.04 pm

    hola tengo un miscroscopio les doy mi coreo lara_su.11@hotmail.com

  9. jdm on 2007-11-12 5.51 pm

    La nanotecnologia!!!! ummm que mundo mas fascinante!! Aquí os dejo un corto de la NANOTECNOLOGIA para aquellos que esto les suena a chino son 7,46 min de información valiosa!! un saludo!!

    http://es.youtube.com/watch?v=zZFzPG57oas

  10. gisela on 2008-04-02 5.46 pm

    quiien invento el microscopio electrico

  11. Clotilde on 2008-04-19 4.52 pm

    cuantos tipos de microscopio hay

  12. fernando on 2008-04-27 5.40 pm

    Cual es el microscopio mas avanzado

  13. jdm on 2008-05-13 10.52 am
  14. cecibel estefanie on 2008-05-20 1.59 am

    necesito el trabajo del microscopio

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