Portrét viru pod elektronovým mikroskopem - Vysoké vakuum umožňuje přesný pohled do světa nanočástic

Portrét viru pod elektronovým mikroskopem - Vysoké vakuum umožňuje přesný pohled do světa nanočástic

Elektronový mikroskop umožňuje vědcům pozorovat dokonce i ty nejmenší struktury. Poskytuje například detailní pohled na viry a krystalické struktury. V zařízení je vždy vysoké vakuum.
Electron-microscope-virus-2.jpg

Nakročení do nových mikrodimenzí

Vlnová délka světla představuje mezní hranici možností optického zvětšování. Pokud jsou objekty menší než půl mikrometru, nelze je již zobrazovat pomocí běžného světelného mikroskopu. I když lze tímto způsobem identifikovat většinu bakterií, u mnohem menších virů to nelze. Pro jejich zobrazení je zapotřebí jiných fyzikálních jednotek.

Ernst Ruska a Max Knoll se spoléhali na elektrony. V roce 1931 vyvinuli na Technische Hoschschule (Technická univerzita) v Berlíně-Charlottenburgu první transmisní elektronový mikroskop. Ten jim umožnil nahlédnout do pro lidské oko doposud nepozorovatelných mikrodimenzí. Jako první tak mohli pozorovat a vizualizovat krystalickou strukturu tenké kovové folie.

Částice namísto světla

Ve světelném mikroskopu dochází k pasivnímu zachycování světelných vln, které se tříští o čočky. Zvětšení je výsledkem tohoto optického efektu. U TEM je princip fungování naprosto odlišný, jelikož je využíván elektronový zdroj: elektrony jsou aktivně urychlovány a usměrňovány jako cílený paprsek na pozorovaný objekt. Dochází k interakci mezi částicemi a pozorovaným objektem. Obrazy v mikroskopu vznikají na základě vyhodnocování cest částic po vstupu do vzájemného kontaktu. Jelikož se vlnová délka drobných částic pohybuje v řádu několika pikometrů, dokáže elektronový mikroskop zobrazit distinktivním způsobem struktury v řádu nanometrů.

U TEM jsou vyhodnocovány elektrony paprsku, které pronikly do objektu. Tento princip fungování lze nicméně aplikovat pouze na velmi tenké vrstvy; vzorky často vyžadují složitou přípravu. Tyto kroky odpadají u skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Jeho elektronový svazek dokáže skenovat také trojrozměrné objekty v mřížkovém formátu. Část elektronů paprsku se odráží, zatímco další elektrony se z objektu uvolňují. Zařízení tyto částice „zachycuje" a vytváří z nich obraz. Tímto způsobem dochází například ke generování obrazů drobných tvorů, kteří nám při mnohonásobném zvětšení častokrát připomínají nepředstavitelná monstra.

Zobrazování v TEM funguje na stejném principu jako u SEM, nicméně jen za předpokladu, že elektrony nejsou vychylovány ze své dráhy k a od objektu. V cestě jim tak nesmí stát žádné molekuly vzduchu. Uvnitř elektronových mikroskopů je proto vždy vysoké vakuum, které je generováno vhodnou vývěvou. Busch Group nabízí za tímto účelem různá řešení.

První elektronový mikroskop dosáhl již v roce 1931 400násobného zvětšení obrazu. Za tento průlomový objev obdržel vynálezce Ernst Ruska v roce 1986, tedy o 55 let později, Nobelovu cenu za fyziku. Tuto technologii uvedl na trh v roce 1938 ve společnosti Siemens. Rozlišení se během jeho vývoje neustále zlepšovalo. Dnešní zařízení dokáží zvětšovat v řádu milionů, například transmisní elektronový mikroskop umí rozlišení dosahující až 0,08 nanometru. Podrobně lze mimo jiné mapovat molekulární struktury.

S pomocí elektronového mikroskopu bylo poprvé možné podrobně analyzovat vnitřek buňky. Toto zařízení hraje až do současnosti zásadní roli při výzkumu virů. Lze ho využívat pro rozklíčování jejich morfologických konfigurací, prostorových struktur. Z tohoto pohledu lze odvozovat důležité poznatky ohledně rizika infekce a rozmnožovacího mechanismu. Elektronový mikroskop představuje, nejen z tohoto důvodu, zcela nepostradatelný nástroj v lékařství a biologii. Důležitou oblastí využití je také výzkum materiálů.


Přihlaste se k odběru zpravodaje ‘World of Vacuum'!
Přihlaste se nyní k odběru a budete neustále seznamováni s posledními fascinujícími novinkami ve světě vakua.

PŘIHLÁSIT K ODBĚRU