Portrait d'un virus sous le microscope électronique - Le vide poussé permet d'avoir une perception précise du nanomonde

Portrait d'un virus sous le microscope électronique - Le vide poussé permet d'avoir une perception précise du nanomonde

Grâce au microscope électronique, les scientifiques peuvent observer les structures même les plus minuscules. Il fournit, par exemple, des images détaillées de virus et de réseaux cristallins. Il y a toujours du vide poussé dans le dispositif.
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Avancées dans les nouvelles microdimensions

La longueur d'onde de la lumière limite les possibilités de grossissement optique. Si les objets ont une taille inférieure à un demi-micromètre, ils ne peuvent plus être observés avec un microscope optique conventionnel. Bien que la plupart des bactéries puissent être identifiées de cette manière, ce n'est par exemple pas possible pour les virus, beaucoup plus petits. D'autres dispositifs physiques sont nécessaires pour les rendre visibles.

Ernst Ruska et Max Knoll se sont appuyés sur les électrons. En 1931, ils ont développé le premier microscope électronique à transmission (MET) au sein de la Technische Hochschule (Université Technique) à Berlin-Charlottenburg. Cette innovation leur a permis de dévoiler des microdimensions auparavant inconnues de l'œil humain. Ils sont les premiers à être parvenus à visualiser et à observer la structure cristalline d'une mince feuille métallique.

Des particules à la place de la lumière

En microscopie photonique, les ondes lumineuses sont capturées passivement et fractionnées à travers les lentilles. Le grossissement est le résultat de cet effet d'optique. Le fonctionnement du MET est complètement différent. Ce dernier utilise en effet une source d'électrons. Les électrons sont accélérés activement et dirigés sous forme de faisceau focalisé sur l'objet à observer. Il y a une interaction des particules avec l'objet observé. Les images du microscope sont créées en évaluant leurs trajectoires après contact. Vu que la longeur d'onde des nanoparticules se situe dans une fourchette de quelques picomètres, la microscopie électronique peut montrer, de manière différenciée, des structures à l'échelle du nanomètre.

Avec le MET, les électrons du faisceau qui ont pénétré l'objet sont évalués. Cependant, cela fonctionne uniquement avec les couches très minces ; les échantillons requièrent souvent une préparation complexe. Cette étape est superflue avec le microscope électronique à balayage (MEB). Son faisceau d'électrons peut également scanner des objets en trois dimensions dans un quadrillage. Une partie du faisceau d'électrons est réfléchie, tandis que d'autres électrons sont libérés depuis l'objet. Le dispositif « capture » ces particules et crée l'image à partir de celles-ci. Voici comment sont générées, par exemple, les images de créatures minuscules, qui nous rappellent souvent les monstres imaginaires lorsqu'ils sont considérablement grossis.

L'imagerie fonctionne dans le MET comme dans le MEB, mais uniquement si les électrons ne sont pas déviés de leur trajectoire vers et depuis l'objet. Il ne doit donc pas y avoir de molécules d'air sur leur trajectoire. Les microscopes électroniques sont donc toujours utilisés sous vide poussé, ce dernier étant produit par une pompe à vide appropriée. Le Groupe Busch propose plusieurs solutions à cet effet.

Le premier microscope électronique a réalisé un grossissement de 400 fois en 1931. Pour cette découverte capitale, son co-inventeur Ernst Ruska a reçu le Prix Nobel de Physique 55 ans plus tard, en 1986. Il a commercialisé la technologie chez Siemens en 1938. La résolution n'a cessé de s'améliorer au cours de son développement. Les dispositifs actuels peuvent grossir des millions de fois, avec la résolution du microscope électronique à transmission capable d'atteindre 0,08 nanomètre. Les structures moléculaires, entre autres choses, peuvent être cartographiées en détail.

À l'aide d'un microscope électronique, il a été possible, pour la première fois, d'examiner l'intérieur d'une cellule de manière détaillée. À ce jour, ce dispositif continue de jouer un rôle crucial dans la recherche sur les virus. Il peut être utilisé pour déchiffrer leur configuration morphologique et les structures spatiales. À partir de là, il est possible de déduire des informations importantes sur le risque d'infection et les mécanismes de dissémination. En médecine et en biologie, le microscope électronique est un outil indispensable, en particulier pour cette raison. La recherche sur les matériaux est également un champ d'application important.


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