Microscópio eletrônico de varredura por transmissão

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Um microscópio eletrônico de varredura por transmissão (MEVT, ou STEM, do inglês scanning transmission electron microscope) é um tipo de microscópio eletrônico de transmissão (MET). Como com qualquer dispositivo de iluminação por transmissão, os elétrons passam através de um espécime suficientemente fino. ENtretanto, MEVT é distinto dos microscópios eletrônicos de transmissão convencional (METC) por focar o feixe de elétrons em uma região estreita, que é varrido sobre a amostra em um mapeamento de pontos (a varredura).

A varredura do feixe através da amostra faz os microscópios adequados para técnicas de análise tais como mapeamento por espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX, energy-dispersive X-ray spectroscopy), espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS, electron energy loss spectroscopy) e imagem de campo escuro anular (ADF, annular dark-field imaging). Estes sinais podem ser obtidos simultaneamente, permitindo correlação direta entre imagem e dados quantitativos.

Pelo uso de um MEVT e um detector de alto ângulo, é possível formar imagens de resolução atõmica onde o contraste é diretamente relacionado ao número atômico (imagem de contraste z).1 A imagem diretamente interpretável pelo contraste z faz as imagens geradas por MEVT com um detector de alto ângulo atrativas. Isto se dá em contraste à técnica de microscopia eletrônica de alta resolução convencional, a qual usa contraste de fase, e consequentemente produz resultados que necessitam interpretação por simulação.

História[editar | editar código-fonte]

Em 1925, Louis de Broglie primeiramente teorizou as propriedades ondulatórias de um elétron, com um comprimento de onda substancialmente menor que a luz visível2 . Isso permitiria a utilização de elétrons para obter imagens de objetos muito menores que o limite de difração anterior, estabelecido pela luz visível. O primeiro MEVT foi construído em 1938 pelo Barão Manfred von Ardenne,3 4 trabalhando em Berlim para a Siemens. Entretanto, os resultados foram inferiores aqueles dos microscópios eletrônicos de transmissão de seu tempo, e von Ardenne despendeu dois anos trabalhando no problema. O microscópio foi destruído em um ataque aéreo em 1944, e von Ardenne não retornou a este campo de pesquisas após a Segunda Guerra Mundial.5

A técnica não veio a se desenvolver até os anos 1970, com Albert Crewe na Universidade de Chicago com o desenvolvimento do cahão de emissão por campo6 e adicionando um lente objetiva de alta qualidade para criar o moderno MEVT, e demonstrando a capacidade de obter imagens de átomos usando a técnica de imagem de campo escuro anular.

Crewe e colaboradores na Universidade de Chicago desenvolveram a fonte de emissão fria de elétrons e construíram um MEVT capaz de visualizar átomos pesados isolados sobre substratos de carbono.7

Análise química com resolução atômica usando o MEVT foi primeiramente relatada em 1993.8 9

Correção de aberrações[editar | editar código-fonte]

Máquinas de aberrações corrigidas tem fornecido sondagens eletrônicas com dimensões sub-ångström. Isto permitiu um novo regime de produção de imagens atômicas.

Ambiente da sala[editar | editar código-fonte]

Microscópios eletrônicos de varredura por transmissão de alta resolução requerem ambientes de salas excepcionalmente estáveis. Para a obtenção de imagens com resolução atômica a sala deve ter uma quantidade limitada de vibração, flutuações de temperatura, ondas eletromagnéticas e ondas acústicas.

Aplicações biológicas[editar | editar código-fonte]

A primeira aplicação deste método para a obtenção de imagens de moléculas biológicas foi demonstrada em 1971.10 A motivação para MEVT para amostras biológicas é particularmente feita pelo uso de microscopia de campo escuro, onde o MEVT é mais eficiente que um MET convencional, permitindo imagens de alto contraste de amostras biológicas sem a necessidade de coloração. O método tem sido amplamente utilizado para resolver uma série de problemas estruturais em biologia molecular.11 12 13

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. A. V. Crewe, J. Wall and J. Langmore; Visibility of Single Atoms; Science 12 June 1970: Vol. 168 no. 3937 pp. 1338-1340; DOI: 10.1126/science.168.3937.1338
  2. de Broglie. (1925). "Recherches sur la Theorie des Quanta". Ann.Phys. 3: 22–128.
  3. von Ardenne, M. (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Theoretische Grundlagen". Z Phys 109: 553–572.
  4. von Ardenne, M. (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Praktische Ausführung". Z tech Phys 19: 407–416.
  5. D. McMullan, SEM 1928 - 1965
  6. Crewe, Albert V; Isaacson, M. & Johnson, D.. (1969). "A Simple Scanning Electron Microscope". Rev. Sci. Inst. 40: 241–246. DOI:10.1063/1.1683910.
  7. Crewe, Albert V; Wall, J. & Langmore, J.. (1970). "Visibility of a single atom". Science 168 (3937): 1338–1340. DOI:10.1126/science.168.3937.1338. PMID 17731040.
  8. Browning, N. D.; Chisholm M. F. & Pennycook S. J.. (1993). "Atomic-resolution chemical analysis using a scanning transmission electron microscope". Nature 366: 143–146. DOI:10.1038/366143a0.
  9. Browning, N. D.; Chisholm M. F. & Pennycook S. J.. (2006). "Corrigendum: Atomic-resolution chemical analysis using a scanning transmission electron microscope". Nature 444: 235. DOI:10.1038/nature05262.
  10. Wall, J.S., 1971 "A high resolution scanning electron microscope for the study of single biological molecules" PhD thesis, University of Chicago
  11. Wall JS, Hainfeld JF. (1986). "Mass mapping with the scanning transmission electron microscope". Annu Rev Biophys Biophys Chem 15: 355–76. DOI:10.1146/annurev.bb.15.060186.002035. PMID 3521658.
  12. Hainfeld JF, Wall JS. (1988). "High resolution electron microscopy for structure and mapping". Basic Life Sci 46: 131–47. PMID 3066333.
  13. Wall JS, Simon MN. (2001). "Scanning transmission electron microscopy of DNA-protein complexes". Methods Mol Biol 148: 589–601. DOI:10.1385/1-59259-208-2:589. PMID 11357616.