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.

Índice

História [editar]

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]

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]

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]

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]

  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.
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