Por Karen S. Garvin Actualizado el 24 de marzo de 2022

El microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM) surgió en la década de 1950 y revolucionó la obtención de imágenes microscópicas al reemplazar los fotones con un haz de electrones finamente enfocado. Este cambio permite aumentos mucho más allá del límite de ~1000× de los microscopios ópticos convencionales, revelando detalles que la luz simplemente no puede resolver.

Cómo funciona el microscopio

Al igual que su contraparte óptica, un microscopio electrónico de transmisión (TEM) comienza con una fuente:un cañón de electrones que emite una corriente de electrones cargados negativamente. Estos electrones son atraídos por un ánodo cargado positivamente y luego guiados por lentes magnéticas que enfocan el haz a medida que viaja a través de una columna de alto vacío. Cuando los electrones enfocados golpean la muestra en el escenario, se dispersan y generan rayos X. Los electrones dispersados y los rayos X emitidos se detectan, amplifican y convierten en una señal que forma una imagen que se muestra en un monitor para el investigador.

Ventajas clave de la microscopía electrónica de transmisión

1. Ampliación incomparable :TEM puede alcanzar aumentos de 10.000× y más, lo que permite a los científicos observar estructuras subcelulares (mitocondrias, ribosomas y otros orgánulos) con exquisito detalle.

2. Resolución a escala atómica :La longitud de onda corta de DeBroglie de los electrones de alta energía permite obtener imágenes de átomos individuales y la disposición precisa de redes cristalinas, algo esencial para la ciencia de materiales, la nanotecnología y la biología estructural.

3. Mecanismos de contraste versátiles :Al manipular la óptica electrónica y aplicar detectores especializados, TEM puede resaltar diferencias de composición, límites de fase y campos de deformación dentro de una muestra.

Limitaciones de la microscopía electrónica de transmisión

Si bien TEM ofrece conocimientos notables, tiene limitaciones inherentes:

• Las muestras deben ser transparentes a los electrones (normalmente <200 nm de espesor) y requieren una preparación cuidadosa.
• El entorno de vacío impide obtener imágenes de especímenes biológicos vivos; las células vivas deben congelarse o fijarse químicamente.
• Los electrones de alta energía pueden dañar materiales sensibles, lo que requiere recubrimientos protectores o tinciones que pueden alterar la estructura nativa.

Contexto histórico

La búsqueda de una mayor ampliación comenzó en la década de 1930, cuando los microscopios ópticos alcanzaron su límite físico. En 1931, Max Knoll y ErnstRuska fueron pioneros en el primer TEM, utilizando óptica electrónica para superar los límites ópticos. Su avance sólo se volvió comercialmente viable a mediados de la década de 1960, cuando la tecnología maduró y se convirtió en instrumentos confiables y accesibles. Por su trabajo pionero, ErnstRuska recibió el Premio Nobel de Física en 1986.