Ver lo que no se puede ver I: Microscopía electrónica de transmisión y de barrido

Esta semana vamos a hablar sobre cómo poder ver cosas que son tan pequeñas que no podemos verlo con nuestros ojos, ni siquiera con un microscopio tradicional. Vamos a verlo...

¿Qué es un microscopio electrónico?

Un microscopio electrónico es un microscopio que utiliza un haz de electrones acelerados como fuente de iluminación. Los microscopios electrónicos utilizan campos magnéticos conformados para formar sistemas de lentes electrónicas que son análogos a las lentes de vidrio de un microscopio óptico de luz.

Estos electrones se aceleran a mucha energía hacia la muestra, que interactúa con ellos. La resolución de un microscopio depende de la velocidad a la que se aceleran esos electrones, proporcionándoles una energía; teniendo una mayor resolución a mayor energía.

Esto es debido a que no se pueden ver cosas menores a la longitud de onda del corpúsculo utilizado, ya sea luz visible en el caso del microscopio óptico o electrones en el caso del microscopio electrónico. Como la longitud de onda de un electrón puede ser hasta 100,000 veces más corta que la de los fotones de luz visible, los microscopios electrónicos tienen un mayor poder de resolución que los microscopios de luz y pueden revelar la estructura de objetos más pequeños.

Un microscopio electrónico de transmisión de exploración ha logrado una resolución superior a 50 pm y aumentos de hasta aproximadamente 10,000,000 × mientras que la mayoría de los microscopios de luz están limitados por difracción a una resolución de aproximadamente 200 nm y aumentos útiles por debajo de 2000 ×.

Tipos de microscopía electrónica:

Hay dos tipos principales de microscopía electrónica, dependiendo de si queremos ver la superficie o ver también el interior. Para ello, intentaremos que los electrones atraviesen la muestra (transmisión) o que reboten en su superficie, haciendo un barrido para ver toda la superficie (barrido)

Microscopía electrónica de transmisión (TEM)

Esta microscopía se emplea para ver el interior de los cuerpos a examinar. Para ello, los electrones atraviesan la muestra y son detectados por el lado opuesto. Al tener que atravesar los electrones la muestra, ésta debe ser muy fina, de unas pocas micras. Para ello, se cortan las muestras con un microtomo, parecido a un cepillo de carpintero, que va sacando pequeñas "lonchas" de las muestras.

Interior del virus de la viruela por TEM
CDC/ Fred Murphy; Sylvia Whitfield / Public domain

Las imágenes que se obtienen son las de mayor resolución con un microscopio electrónico, pudiendo ver la envolvente electrónica de los átomos en los equipos con mayor resolución. para ello es necesario que haya "columnas" de átomos para que tenga suficiente contraste.

Defectos en grafeno por TEM
http://www.nature.com/articles/srep03482

Microscopía electrónica de barrido (SEM)

La microscopía electrónica de barrido se emplea para ver la superficie de las muestras. Para ello, es necesario que la superficie de la muestra sea conductora de la electricidad. Si no lo es, como el el caso de la mayoría de las muestras biológicas, se puede depositar una pequeña capa de algún metal para hacerla conductora. Esta técnica no ofrece tantos aumentos como en el caso de la TEM, pero permite ver las cosas a un nivel de aumentos en el que se ven detalles que no nos imaginamos. Os dejo aquí un enlace donde ver una abeja por SEM del museo Smithsonian.

Detalle de la pata de una abeja por SEM

En química la SEM se emplea principalmente con criterios de identificación de estructuras o geometría de cristales, confirmación de intercrecimientos, estudio de cinéticas de formación de estructuras, etc., que serían imposibles de seguir a simple vista o con un microscopio tradicional. También se emplea para enfocar muestas donde hacer otros análisis extras, como un EDX para saber la composición elemental exacta de cada pequeña muestra (que a simple vista sería polvo).

Detalles de la superficie de un copo de nieve por SEM

AVISO! 

Todas las imágenes obtenidas por microscopía electrónica son en blanco y negro, ya que es una representación en escala de grises de la cantidad de electrones que llegan al detector, donde el blanco es la máxima cantidad y negro es la mínima. La imagen se puede interpretar como una matriz donde cada pixel es el número de electrones que ha llegado.

Todas las imágenes de microscopía electrónica con color que veas SON COLOREADAS posteriormente con un software de edición digital de imágenes, no son imágenes nativas del microscopio. Obviamente, las imágenes se colorean para que reflejen mejor la realidad y sean más atractivas visualmente pero, lo recalco, son coloreadas posteriormente, las imágenes obtenidas son en BLANCO Y NEGRO.

Hasta aquí el post de esta semana. Si quieres ver más imágenes, sólo tienes que buscarlas y aparecerán muchas que, por tema de derechos legales, no he podido poner pero que son muy interesantes, te invito a que las busques por tu cuenta. Si hay algún problema, duda, aclaración o quieres que amplíe información sobre alguna de las microscopías, déjalo en los comentarios y contestaré lo antes posible. Como ves en el título es la parte I, si quieres una segunda parte con más técnicas para ver lo que no se puede ver, coméntamelo en los comentarios, en nuestra página de Facebook, en Twitter o en Instagram, en todas con @callofchemistry.

Nos vemos!!