Microscopía electrónica de barrido y microanálisis de elementos del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®

Greta Hanako Rosas Saito

El microscopio electrónico de barrido (SEM, Scanning Electron Microscope) es un instrumento muy versátil, permite la observación y caracterización superficial de materiales orgánicos e inorgánicos, dando información morfológica y de composición química rápida, eficiente y simultáneamente del material analizado. Su versatilidad está dada en su alta resolución (de 20 a 50 Å) y apariencia tridimensional de las imágenes, producto de su gran profundidad de foco.

Estos microscopios trabajan con un haz de electrones para generar la imagen y en condiciones de alto vacío (10-6 torr), las partes esenciales del microscopio son: columna de electrones, consola de controles y sistema de adquisición de imágenes.

En la parte superior de la columna se encuentra el emisor de electrones, que genera un haz de electrones, éste es conducido y dirigido por lentes electromagnéticas, el sistema de deflexión mueve el haz en forma de “zig zag” para hacer un barrido superficial del material, produciendo señales por la interacción del haz con el espécimen. Estas señales (rayos secundarios, rayos retro-dispersados y rayos X entre otros) son colectadas por detectores y cada uno de ellos nos brindan información específica, los rayos secundarios producen imágenes SEI (Secundary Electron Image) de morfología superficial de la muestra, los electrones retrodispersados producen imágenes con diferente brillantez en función de la composición química y topografía de la superficie BEI (Backscattered Electron Image) y los Rayos X, EDS (Energy Dispersive Spectrometer) obtiene información cualitativa de composición química de la muestra de manera rápida y eficiente, realizando un análisis semi-cuantitativo de los elementos detectados.

Se requieren dos condiciones para analizar muestras en un SEM: que se encuentren libres de humedad y sean conductivas. En estos microscopios las muestras no conductoras (orgánicas, biológicas, vidrios, polímeros) necesitan una cubierta metálica para lograr su observación, generalmente una cubierta de oro, o con carbono cuando se quiere realizar análisis químico por EDS. Por otro lado, las muestras conductoras pueden ser revisadas sin ningún tipo de cubierta.

En el caso de las muestras biológicas se procesan deshidratando con alcohol o acetona, posteriormente son secadas por el método de punto crítico (CPD, Critical Point Drying) y finalmente ser metalizadas. El CPD es un método de secado que permite conservar la forma y estructura celular de la muestra. Se basa en el reemplazo de los líquidos (utilizados en la fijación, y deshidratación: procesos iniciales de conservación) por CO2, que es evaporado bajo ciertas condiciones de temperatura y presión sin dañar los tejidos de la muestra.

La microscopía electrónica de barrido es una técnica que permite caracterizar una gran variedad de materiales, como nano-estructurados, aleaciones metálicas, polímeros, minerales, fibras, películas delgadas, biomateriales y en algunos casos muestras con alto contenido en humedad. Los materiales restrictivos para realizar análisis son aquellos con propiedades magnéticas, a menos, que se fijen apropiadamente en alguna matriz de contención.

Los nuevos microscopios electrónicos de barrido ambientales (ESEM, Enviromental Scanning Electron Microscope) pueden operar en tres modalidades de vacío: Alto Vacío (10-6) torr), Bajo Vacío (10-2 a 1 torr) y Modo Ambiental (1 a 20 torr), permitiendo estudiar muestras con un 100% de humedad. La ventaja de las modalidades Bajo Vacío y Ambiental es que se pueden analizar muestras sin necesidad de preparación previa, como el metalizado o secado por punto crítico, aunque la calidad de resolución es menor que en el modo Alto Vacío.

La Unidad de Microscopía Avanzada del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic® del INECOL, cuenta con el Servicio de Microscopía Electrónica de Barrido y Microanálisis Elemental, brindando la asesoría para la preparación y estudio particularmente de muestras biológicas a toda la comunidad científica, instituciones de gobierno federal, estal y sector empresarial, a través de todo el equipamiento necesario para la preparación de muestras: recubridor de metales, secadora de punto crítico y por supuesto el microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM) de emisión de campo, FEI Quanta 250 FEG.

Podemos concluir mencionando que la microscopía electrónica de barrido es una técnica de caracterización superficial no destructiva que proporciona información morfológica y de composición química de los materiales. Los equipos modernos permiten trabajar con muestras conductoras, no conductoras, secas y húmedas, sin embargo, el éxito del análisis depende en gran medida de la preparación de la muestra.

 

Fotografías

  • Tricomas de hojas del género Gnaphalium sp. obtenida con el microscopio electrónico de barrido. Imagen con falso color. (Imagen 1, pagina de inicio)
  • Tricomas de hojas del género Gnaphalium sp. obtenida con el microscopio electrónico de barrido (Imagen 2)
  • Microscopio Electrónico de Barrido de Emisión de Campo, FEI Quanta 250 FEG instalado en la Unidad de Microscopía Avanzada, Campus III, del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic® del INECOL. (imagen 3)

 

 

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