Retrato de un virus visto por un microscopio de electrones - El alto vacío permite ver el nanomundo con precisión

Retrato de un virus visto por un microscopio de electrones - El alto vacío permite ver el nanomundo con precisión

El microscopio de electrones permite a los científicos observar las estructuras más diminutas. Por ejemplo, ofrece imágenes detalladas de virus y redes cristalinas. Dentro del dispositivo siempre hay alto vacío.
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Avanzando hacia nuevas dimensiones microscópicas

La longitud de onda de la luz limita las posibilidades del aumento óptico. Si los objetos miden menos de medio micrómetro, no se pueden observar con un microscopio óptico convencional. Aunque la mayoría de las bacterias se pueden identificar de este modo, los virus, por ejemplo, que son mucho más pequeños, no se distinguen. Se requieren otras unidades físicas para hacerlos visibles.

Ernst Ruska y Max Knoll confiaron en los electrones. En 1931, desarrollaron el primer microscopio electrónico de transmisión (TEM) en la Technische Hochschule (Universidad técnica) de Berlín-Charlottenburg. Esto les permitió descubrir dimensiones microscópicas desconocidas hasta entonces para el ojo humano. Ellos fueron los primeros en visualizar y observar la estructura cristalina de una fina lámina de metal.

Partículas en lugar de luz

En la microscopía óptica, las ondas de luz se capturan de forma pasiva y se dividen utilizando lentes. El aumento es el resultado de este efecto óptico. Un TEM funciona de forma completamente distinta, ya que usa una fuente de electrones: estos se aceleran activamente y se dirigen en forma de haz contra el objeto que se desea observar. Las partículas interactúan con el objeto observado. Las imágenes del microscopio se crean evaluando sus trayectorias tras el contacto. Dado que la longitud de onda de estas partículas diminutas está dentro de un rango de varios picómetros, el microscopio de electrones puede mostrar estructuras en la escala nanométrica de forma diferenciada.

Con el TEM, se evalúan los electrones del haz que ha penetrado en el objeto. Sin embargo, esto solo funciona con capas muy finas; las muestras suelen requerir una preparación compleja. Esto es innecesario con el microscopio de electrones de barrido (SEM). Su haz de electrones también puede analizar los objetos tridimensionales en un patrón cuadriculado. Una parte de los electrones del haz se refleja, mientras que otros electrones se liberan desde el objeto. El dispositivo «atrapa» estas partículas y crea la imagen a partir de ellas. Así se generan, por ejemplo, las imágenes de criaturas diminutas que parecen monstruos fantásticos cuando se aumentan enormemente.

La generación de imágenes del TEM funciona igual que en el SEM, pero solo si los electrones no se desvían en su trayectoria hacia y desde el objeto. Para ello, es necesario que no haya ninguna molécula de aire en su camino. Por esa razón, siempre hay un alto vacío dentro de los microscopios de electrones, que se produce utilizando una bomba de vacío adecuada. El grupo Busch ofrece varias soluciones para ello.

El primer microscopio de electrones alcanzó los 400 aumentos en 1931. Por este avance, su coinventor, Ernst Ruska, recibió el Premio Nobel de Física en 1986, 55 años más tarde. Ruska introdujo esta tecnología en el mercado junto con Siemens en 1938. La resolución fue mejorando a medida que se fue desarrollando. Actualmente, los dispositivos son capaces de alcanzar millones de aumentos, y la resolución del microscopio de electrones de transmisión alcanza los 0,08 nanómetros. Las estructuras moleculares, entre otras cosas, se pueden describir en detalle.

Con la ayuda de un microscopio de electrones fue posible examinar el interior de una célula en detalle por primera vez. Hoy en día, este dispositivo sigue desempeñando un papel crucial en la investigación de los virus. Se puede utilizar para descifrar su configuración morfológica o sus estructuras espaciales. Esto puede llevar a importantes hallazgos sobre el riesgo de infección y los mecanismos de propagación. El microscopio de electrones es una herramienta indispensable en la medicina y la biología, no solo por esta razón. La investigación de materiales es un campo de aplicación importante.


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