El documento describe la evolución de los microscopios desde el primer microscopio óptico de Leeuwenhoek hasta la invención del microscopio electrónico por Ruska en 1931. Se explican los principios de funcionamiento de los microscopios ópticos y electrónicos, resaltando la superioridad de resolución de estos últimos. Además, menciona otros tipos de microscopios contemporáneos y sus aplicaciones en la observación científica.

1. Hardware aplicado a los … Por Juan Ignacio Amar, Sebastián Piantoni y Cristian Saliba Microscopios

2. Del primer microscopio óptico al de hoy en día El primer microscopio óptico, si bien sus antecedentes más lejanos datan desde el siglo XIV (con el uso de las lentes como anteojos), fue creado hacia el 1700 por un comerciante y autodidacta holandés llamado Anthony Van Leeuwenhoek para una mejor observación de las telas que vendía. Este primer modelo consistía en una única lente convexa (por lo que entra en la categoría de 'microscopios simples') montada en una placa de metal con tornillos para mover el objeto examinado y, así, enfocar la imagen. Su aumento era sólo de hasta 200 veces y, debido a que distorsionaba la forma y el color de los objetos, la mayoría de los científicos no lo tomaban como una herramienta de trabajo. Desde la invención de la primera lente se logró recuperar la nitidez de la vista en hombres adultos, ver los capilares de las alas de un murciélago y hasta observar las organelas de las células que componen a los organismos, culminando con el modelo actual, que alcanza los 2.000 aumentos.

3. Funcionamiento de un microscopio óptico

4. Una nueva demanda …

5. Pero el gran cambio recién llego en 1931 con el

6. El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930, y construido en 1931. El funcionamiento es el siguiente: un cañón electrónico dispara haces de electrones, acelerados por un alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas, a través de un tubo completamente sellado al vacío, ya que el aire absorbería los electrones. Estos haces atraviesan o se reflejan en la muestra (dependiendo del tipo de microscopio, como se explicará más adelante), que fue previa y debidamente deshidratada, y la amplificación se produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman la imagen sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla sensible al impacto de los electrones que a su vez transfiere la imagen formada a un ordenador. La diferencia esencial de resolución entre los microscopios ópticos y los electrónicos radica en que la longitud de onda de los electrones es aproximadamente 200 más chica que la de los fotones. Desde ya que cualquier microscopio electrónico tendrá más aumento que uno óptico, pero el numero específico dependerá de qué tipo de microscopio electrónico sea: "de transmisión" o "de barrido". Microscopio electrónico

7. Partes de un microscopio electrónico (1) carcasa (2) emisor de electrones (3) electrones (4) cátodo (5) ánodo (6) inductor de enfoque (7) muestra analizada (8, 9) detectores (10) placa fotográfica

8. Funcionamiento básico de un microscopio electrónico de transmisión Este microscopio se basa en los siguientes principios: Una fuente, un filamento de tungsteno calentado que emite electrones (cátodo). Un ánodo, hacia el cual son atraídos los electrones Una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo imparte un voltaje de aceleración entre 20.000 y 200.000 voltios a los electrones, que crea la haz. El haz pasa por una serie de electroimanes que tienen las mismas funciones que las lentes de vidrio de un microscopio óptico. El condensador forma el haz y modifica el diámetro del haz que incide en el plano del espécimen. El haz que atraviesa la muestra se coloca en foco y se aumenta por medio de un objetivo y se aumenta aun más con una o más lentes proyectoras. La imagen final se visualiza sobre una planilla cubierta por fósforo. Las porciones de la muestra que han sido atravesadas por los electrones aparecen brillantes, las porciones que absorbieron o esparcieron los electrones por su densidad inherente aparecen oscuras. Se coloca una placa fotográfica o un detector de video por encima o por debajo de la pantalla del visor, con la finalidad de obtener un registro permanente de la imagen sobre la pantalla.

9. Microscopio de barrido Un microscopio de barrido no amplía, a diferencia del de transmisión, la imagen de un corte de la muestra, sino que amplía la imagen de la superficie (sin color) de una muestra “entera”. Esto se logra de la siguiente forma: Se deshidrata críticamente el trozo de muestra a ampliar y se lo cubre con una pequeñísima capa de metal. Se dispara un haz de electrones (en un tubo sellado al vacío) generado de la misma forma que en un microscopio de transmisión sobre cada uno de los puntos de la superficie de la muestra. Los numerosos detectores situados alrededor de la muestra absorberán a los electrones que no hayan sido absorbidos. Según cómo se hayan reflejado en la muestra (por el ángulo de incidencia) los detectores, sensibles al impacto de electrones, determinarán su procedencia y serán reprocesados para convertirse en una señal eléctrica que será procesada por un determinado software. Algunos de los electrones reflejados no serán detectados y de otros puntos de la muestra, llegarán varios electrones, así algunos puntos brillarán más que otros y se logrará el efecto tridimensional. (no olvidarse del video)

11. Y ahora una actividad para ver si me dieron un mínimo de “atención”: ¿Con qué tipo de microscopio, de los que explicamos hasta ahora, se pueden haber tomado las siguientes imágenes?

19. Microscopio Cuántico Fue ideado en 1981 por dos científicos del laboratorio IBM de Zurich: Heinrich Rohrer y Gerd Binnig. Forma de funcionamiento: En una instalación cuyo fin es tomar medidas en escala atómica es necesario que el elemento que se usa como sonda de medida tenga una resolución de esa misma escala. En un microscopio de efecto túnel la sonda es una punta conductora, por ejemplo, de Wolframio. La punta se trata para eliminar los óxidos y para que sea lo más afilada posible. En condiciones ideales hay un solo átomo en el extremo de la sonda. La instalación consiste en un circuito eléctrico en el que están incluidos la muestra y la punta de medida. Como se ha apuntado anteriormente, el parámetro de medida es la intensidad de corriente túnel. Esta intensidad apenas alcanza los nanoamperios y, además, es muy sensible tanto a la distancia, como a la diferencia de tensión entre la punta y la muestra. Debido a esta sensibilidad todo el sistema debe estar controlado electrónicamente. Así, la toma de medidas y los movimientos de la punta (realizados mediante un dispositivo piezoeléctrico con precisiones que pueden llegar a los 0.05 nm) son controlados por el usuario, a través de las interfases correspondientes, por ejemplo: mediante un PC de sobremesa. La punta no toca la muestra, sino que se queda a una distancia equivalente a un par de átomos (del orden de angstroms) de la superficie. El PC registra la trayectoria de la punta y entonces se puede desplegar la información como una imagen en escala de grises a manera de mapa de densidades o mapa topográfico. A la imagen se le puede agregar color sólo para mejorar el contraste y así observar mejor los cambios detectados.

21. Microscopio Digital Es un microscopio que utiliza una conexión USB a la computadora para producir imágenes o videos a todo color en la pantalla del monitor. Las imágenes que se originan son digitales que se pueden almacenar, borrar o editar, imprimirlas.

22. PARA CURIOSOS Otros tipos de microscopios son: Microscopio de contraste de fase – Permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas. Microscopio de campo oscuro – El objetivo recibe la luz dispersa o refractada por las estructuras del espécimen. Microscopio de fluorescencia – Una molécula que fluorece emite luz de longitud de onda que se encuentra dentro del espectro visible, cuando es expuesta a una fuente de luz ultravioleta. Microscopio de barrido confocal – Se usa para estudiar la estructura de los materiales biológicos. Microscopio de luz ultravioleta – La imagen en el microscopio de luz ultravioleta depende de la absorción de esa luz por las moléculas de la muestra. Microscopio de polarización – Este microscopio es una simple modificación del microscopio óptico, contiene un filtro polarizante llamado polarizador entre la fuente de luz y la muestra y se ubica un segundo polarizador, denominado analizador entre el objetivo y el observador.