Microscopio electrónico para niños
Un microscopio electrónico es una herramienta increíble que usa electrones en lugar de luz para ver objetos muy, muy pequeños. Imagina que la luz es como una pelota grande y los electrones son como canicas diminutas. Con las canicas, puedes ver detalles mucho más finos que con las pelotas. Por eso, los microscopios electrónicos pueden ampliar las cosas mucho más que los microscopios ópticos (los que usan luz).
El primer microscopio electrónico fue creado por Ernst Ruska y Max Knoll entre 1931 y 1936. Ellos se basaron en ideas de Louis-Victor de Broglie sobre cómo los electrones se comportan como ondas.
Los microscopios electrónicos más avanzados pueden ver detalles tan pequeños como 50 picómetros (¡eso es increíblemente diminuto!) y aumentar las imágenes hasta 10 millones de veces. En cambio, los microscopios ópticos solo pueden ver objetos de unos 200 nanómetros y aumentar hasta 2000 veces. Los microscopios electrónicos usan campos magnéticos especiales, como si fueran lentes, para guiar los electrones y formar la imagen.
Estos microscopios se usan para estudiar la estructura interna de muchas cosas, tanto vivas como no vivas. Por ejemplo, ayudan a investigar microorganismos, células, moléculas grandes, muestras de biopsia, metales y materiales cristalinos. En la industria, se usan para revisar la calidad de los productos y encontrar por qué algo falló. Los microscopios electrónicos modernos toman fotos digitales de lo que ven, llamadas micrografías electrónicas.
Contenido
¿Cómo se desarrolló el microscopio electrónico?
Muchos descubrimientos fueron importantes para crear los microscopios electrónicos. Por ejemplo, en 1883, Heinrich Hertz demostró que se podía controlar un haz de electrones. Luego, en 1899, Emil Wiechert logró enfocar electrones con un campo magnético. En 1926, Hans Busch desarrolló la lente electromagnética, que es clave para estos microscopios.
La invención del microscopio electrónico de transmisión es un tema interesante. En 1931, en la Universidad Técnica de Berlín, Max Knoll y Ernst Ruska lograron crear las primeras imágenes ampliadas usando dos lentes magnéticas. Este fue el primer microscopio electrónico.
Al año siguiente, en 1933, Ruska y Knoll construyeron un microscopio electrónico que era incluso mejor que los microscopios ópticos de la época. Cuatro años después, en 1937, la empresa Siemens apoyó el trabajo de Ernst Ruska y Bodo von Borries. También contrataron a Helmut Ruska, hermano de Ernst, para buscar formas de usar el microscopio, especialmente con muestras biológicas. En ese mismo año, Manfred von Ardenne fue pionero en el microscopio electrónico de barrido. Siemens fabricó el primer microscopio electrónico para vender en 1938.
¿Qué limitaciones tienen los microscopios electrónicos?
Aunque son muy potentes, los microscopios electrónicos tienen algunos desafíos:
- No pueden captar toda la información de un objeto, lo que limita la claridad de la imagen.
- El contraste de la imagen se debe a cómo los electrones se dispersan o se pierden al pasar por la muestra.
- También pueden aparecer distorsiones en la imagen debido a las "lentes" magnéticas.
Para estudiar materiales biológicos, como células, hay dos problemas principales: las muestras deben estar en un vacío (sin aire) y los electrones pueden dañarlas. Para resolver esto, se usan varias técnicas:
- Para muestras grandes (órganos, tejidos, células), se pueden usar:
* La fijación química o la criofijación, que es congelar la muestra muy rápido. * La inclusión en resinas, que es como meter la muestra en un plástico especial. * La réplica metálica, que es hacer un molde de la muestra con metal.
- Para muestras pequeñas (como moléculas grandes), se usan:
* La tinción negativa, que consiste en rodear la muestra con un material pesado para que se vea mejor. * La réplica metálica. * La criomicroscopía, que es estudiar las muestras congeladas.
¿Qué tipos de microscopios electrónicos existen?
Hay dos tipos principales de microscopios electrónicos: el microscopio electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido.
Microscopio electrónico de transmisión (TEM)
El microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés) dispara un haz de electrones a través de la muestra. Algunos electrones atraviesan la muestra y otros rebotan, creando una imagen ampliada. Para usar un TEM, la muestra debe ser muy, muy delgada, como una capa de unos 2000 ángstroms. Estos microscopios pueden aumentar la imagen hasta un millón de veces.
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
En el microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés), la muestra se cubre con una capa muy fina de metal. Luego, un haz de electrones "barre" la superficie de la muestra. Un detector mide los electrones que rebotan, y con esa información se crea una imagen tridimensional en una pantalla de televisión. Su resolución es muy buena, permitiendo ver detalles en materiales como rocas, metales y materiales orgánicos. Manfred von Ardenne inventó el SEM en 1937.
Otros tipos de microscopios electrónicos
Además de los principales, existen otros tipos especializados:
- Microscopio electrónico de reflexión (REM)
- Microscopio de efecto túnel (STM)
- Microscopio de sonda de barrido (SPM)
- Microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM)
- Focussed Ion Beam (FIB-SEM).
¿Para qué se usan los microscopios electrónicos?
Los microscopios electrónicos tienen muchas aplicaciones. Por ejemplo, son muy útiles para estudiar los circuitos integrados (los "cerebros" de los aparatos electrónicos). Como los campos eléctricos cambian la trayectoria de los electrones, al ver un circuito funcionando bajo el microscopio electrónico, se puede saber qué tan "cargada" está cada parte.
También se usan en la cristalografía de electrones, un método para descubrir cómo están organizados los átomos en los materiales sólidos. Este método es muy útil cuando no se puede usar la cristalografía de rayos X y fue inventado por Aaron Klug.
Galería de imágenes
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Microscopio electrónico de 1964.
Véase también
En inglés: Electron microscope Facts for Kids
