Nanotecnología

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.