La microscopía electrónica in situ es una técnica de investigación en la que se utiliza un microscopio electrónico para observar la respuesta de una muestra a un estímulo en tiempo real. Debido a la naturaleza del haz de electrones de alta energía que se utiliza para obtener imágenes de una muestra en un microscopio electrónico, los microscopistas han observado durante mucho tiempo que las muestras se modifican o dañan rutinariamente por el haz de electrones. A partir de la década de 1960, y utilizando microscopios electrónicos de transmisión (MET), los científicos hicieron intentos deliberados de modificar los materiales mientras la muestra estaba en la cámara de muestras y de capturar imágenes a través del tiempo de los daños inducidos.
También en la década de 1960, los científicos de materiales que utilizaban TEM comenzaron a estudiar la respuesta de muestras metálicas transparentes a los electrones a la irradiación con un haz de electrones. Esto se hizo con el fin de comprender mejor la fatiga del metal durante los vuelos aéreos y espaciales. Los experimentos se realizaron en instrumentos con altos voltajes de aceleración; la resolución de la imagen era baja en comparación con la resolución subnanométrica disponible con los TEM modernos.
Las mejoras en la microscopía electrónica a partir de la década de 1960 se centraron en aumentar la resolución espacial. Esto requirió una mayor estabilidad para toda la plataforma de imágenes, pero en particular para el área alrededor de la platina de la muestra. Los sistemas de captura de imágenes mejorados que utilizan cámaras con dispositivos acoplados a carga y los avances en las platinas de la muestra, junto con la mayor resolución, llevaron a la creación de sistemas dedicados a aplicar estímulos a las muestras en soportes especializados y capturar múltiples fotogramas o videos de las respuestas de las muestras.
Además de las muestras de materiales, la microscopía electrónica in situ se realiza en muestras biológicas y se utiliza para realizar experimentos que involucran respuestas mecánicas, químicas, térmicas y eléctricas. Los primeros experimentos utilizaban principalmente microscopios electrónicos de barrido, porque la imagen se captura en un solo cuadro, mientras que el microscopio electrónico de barrido debe moverse o escanear la muestra mientras se aplican los estímulos, alterando la muestra.
Los primeros problemas que limitaron la microscopía electrónica in situ incluían la vibración mecánica en todas las escalas (desde el propio microscopio hasta la muestra) y la interferencia térmica y eléctrica, en particular en el portamuestras. Todos estos problemas requerían tiempos de captura rápidos. Sin embargo, un tiempo de captura rápido crea una imagen con una baja relación señal-ruido , limita la resolución de la imagen y también limita la cantidad de tiempo disponible para realizar el experimento. [1]
Referencias
- ^ Banhart, Florian, ed. (2008). Microscopía electrónica in situ de alta resolución . Singapur: World Scientific. ISBN 978-9812797339.
Fuentes
- Behar, V. (2005). Aplicaciones de una novedosa técnica SEM para el análisis de muestras hidratadas. Microscopía y análisis, 19 (4): 9-11.
- Chai, C. (2012). Las células líquidas de grafeno facilitan los estudios de microscopía electrónica de la formación de nanocristales. Nanomateriales y nanotecnología,4,11-14
- Chen, J., Badioli, M., González, P., Thongrattanasiri, S., Huth, F., Osmond, J., Spasenovic, M., Centeno, A., Pesquera, A., Godignon, P., Elorza, A., *Camara, N., de Abajo, F., Hillenbrand, R. & Koppens, F.(2012). Nanoimagen óptica de plasmones de grafema sintonizables por puerta. Naturaleza, 487, 77-81.
- Dyab, AkF y Paunov, VN (2010). Emulsiones estabilizadas con partículas estudiadas mediante la técnica WETSEM. Soft Matter, 6, 2613–2615.
- Ferreira, PJ, Stach, E. y Mitsuishi, K. (2008). “Microscopía electrónica de transmisión in situ”, Boletín MRS, Volumen 33, N.º 2.
- Gileadi, O. y Sabban, A. (2003). Esperma de calamar en huevos de almeja: obtención de imágenes de muestras húmedas en un microscopio electrónico de barrido. Biol. Bull. 205: 177–179.
- Gubta, BL y Berriduge, MJ (1966) Una capa de subunidad repetida en la superficie citoplasmática de la membrana plasmática en las papilas recital de la mosca azul Calliphora erythrocephala (MEIG), estudio in situ mediante microscopía electrónica. Notas breves. 376–382.
- Han, Z., y Porter, AE (2020). Microscopía electrónica in situ de sistemas biológicos y nanoescalares complejos: desafíos y oportunidades. Frontiers in Nanotechnology, 2. doi.org/10.3389/fnano.2020.606253
- Ju, L., Geng, B., Horng, B., Girit, C., Martin, M., Hao, Z., Bechtel, H., Liang, X., Zettl, A., Shen, R. y Wang, F. (2011). Plasmónica de grafeno para metamateriales de terahercios ajustables. Nature Nanotechnol, 6, 630–634.
- Kamari, Y., Cohen, H., Shaish, A., Bitzur, R., Afek, A., Shen, S., Vainshtein, A. y Harats, D. (2008). Caracterización de lesiones ateroscleróticas con microscopía electrónica de barrido (SEM) de tejido húmedo. Investigación sobre diabetes y enfermedades vasculares, 5(1): 44–47.
- Katz, A., Bentur, A. y Kovler, K. (2007). Un nuevo sistema para observaciones in situ de reacciones de hidratación temprana en condiciones húmedas en SEM convencional. Cement and Concrete Research 37, 32–37.
- Kolmakova, N. y Kolmakov, A. (2010). Microscopía electrónica de barrido para el monitoreo in situ de procesos interfaciales entre semiconductores y líquidos: reducción asistida por electrones de iones Ag de una solución acuosa en la superficie de nanoalambres de rutilo de TiO2. J. Phys. Chem. 114, 17233–17237.
- Stoll, JD, Kolmakov A. (2012) Ventanas de grafeno transparentes a los electrones para microscopía electrónica de barrido ambiental en líquidos y gases densos. Nanotechnology 23, 50, 505704.
- Al-Asadi, Ahmed S., Zhang, J., Li, J., Potyrailo, RA, Kolmakov, A. (2015). Diseño y aplicación de una configuración de temperatura variable para la microscopía electrónica de barrido en gases y líquidos en condiciones ambientales. Microscopía y microanálisis 21 (3), 765-770.
- Liu, XH, Wang, JW, Liu, Y., Zheng, H., Kushima, A., Huang, S., Zhu, T., Mao, SX, Li, J., Zhang, Sulin, Z., Lu , W., Tour, JM y Huang, JY (2012). Microscopía electrónica de transmisión in situ de litiación electroquímica, delitiación y deformación de nanocintas de grafeno individuales. J, Carbono 50. 3836–3844.
- Mao, S., Lu, G. y Chen, J. (2009). Caracterización de nanopartículas de aerosol mediante microscopía electrónica de transmisión asistida por nanotubos de carbono. Aerosol Science, 40, 180–184.
- Nyska, A, Cummings, CA, Vainshtein, A., Nadler, J., Ezov, N., Grunfeld, Y., Gileadi, O. y Behar, V. (2004). Microscopía electrónica de tejidos húmedos: un estudio de caso en patología renal. Toxicologic Pathology, 32:357–363.
- Odahara, G., Otani, S., Oshima, C., Suzuki, M., Yasue, T. y Koshikawa, T. (2011). Observación in situ del crecimiento de grafeno en Ni (111). Surface Science 605, 1095–1098.
- Petkov, N. (2013). La TEM in situ en tiempo real revela el crecimiento, la transformación y la función en materiales nanométricos unidimensionales: desde una perspectiva nanotecnológica. J, ISRN Nanotechnology. (2013) 21.
- Pocza, JF, Barna, A., y Barna, B. (1969) Procesos de formación de películas de indio depositadas al vacío y propiedades termodinámicas de partículas submicroscópicas observadas mediante microscopía electrónica in situ. J, Archivos de ciencia y tecnología del vacío. (6) 4.
- El nombre de dominio QuantomiX Ltd. 2005 Quantomix.com está a la venta. Solicite información ahora.
- Ruach-Nir, I., Zrihan, O. y Tzabari, Y. (2006). Una cápsula para estudios dinámicos in situ de procesos de hidratación mediante SEM convencional. Microscopía y análisis, 20(4):19-21.
- Takayanagi, K., Yagi, K., Kobagashi, K. y Honjo, G. (1978) Técnicas para la microscopía electrónica in situ de ultra alta velocidad de rutina de procesos de crecimiento de películas delgadas epitaxiales. J, Phys. E: Sci. Instrument. (11) 441–448.
- Thiberge, S. (2004). Un aparato para obtener imágenes de líquidos, células y otras muestras húmedas en el microscopio electrónico de barrido. Rev. Sci. Instrum., 75, 2280-2289.
- Torres, EA, & Ramı´rez, AJ (2011) Microscopía electrónica de barrido in situ. J, Ciencia y tecnología de soldadura y unión. 16(1)68-78.
- Wei, T., Luo, G., Fan, Z., Zheng, C., Yan, J., Yao, C., Li, W., y Zhang, C. (2009) Preparación de compuestos de nanoláminas de grafeno/polímero mediante reducción in situ-dispersión extractiva. J, Carbon 47. 2290–2299.
- Ye, G., Breugel, B., Stroeven, P. (2002) Caracterización del desarrollo de la microestructura y la porosidad de materiales a base de cemento mediante simulación numérica y análisis de imágenes ESEM, Materiales y Estructuras 35 (254): 603–613.
- Yuk, J., Park, J., Ercius, P., Kim, K., Hellebusch, J., Crommie, F., Lee, J., Zettl, A. y Paul, A. (2013). Observación mediante microscopía electrónica de transmisión de alta resolución de mecanismos de crecimiento de nanocristales coloidales utilizando celdas líquidas de grafeno. Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
