Ciencia

A medida que la ciencia y la tecnología avanzan por territorios más y más pequeños, como es el caso de la nanotecnología o las ciencias de los tejidos, aumenta la necesidad de contar con herramientas para caracterizar estas diminutas construcciones.

Un microscopio óptico, como los que conocemos normalmente en los laboratorios, utiliza luz para ver; se emite luz (fotones) desde una lámpara y se observa la luz reflejada por una muestra o, en algunos campos, la que la atraviesa. 

Pero dada la longitud de onda y otras características de la luz y del sistema visual humano, esta técnica estaba limitada por el tamaño de las partículas que se querían ver. En 1931, el físico alemán Ernst Ruska logró desarrollar un instrumento en el cual cambió la fuente de radiación de fotones a electrones, que igualmente se comportan como onda y partícula, pero con mucha mayor energía. Así él y otros físicos e ingenieros desarrollaron la óptica electrónica.

En el microscopio electrónico de barrido —SEM— los electrones emitidos por una fuente se reflejan contra la superficie a analizar y luego impactan contra sensores que van haciendo un mapa, una imagen de dicha superficie, según las características físicas y químicas de cada material. 

Por su lado, el microscopio electrónico de transmisión —TEM— permite mapear no solo la superficie, sino también el interior de la materia, incluso con resolución atómica, lo que requiere energías mayores para que el haz de electrones pueda atravesar la muestra y revelar sus ínfimas características. La Universidad de Antioquia acaba de poner en funcionamiento un TEM para el servicio de los investigadores y del sector productivo colombiano.

“En el SEM la preparación de la muestra es mucho más sencilla, mientras que el TEM se requiere obtener una lámina muy delgada del material a analizar, para que los haces puedan atravesarla”, explica el profesor Félix Echeverría, coordinador del Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales —CIDEMAT—  y encargado del nuevo TEM. “Por tener mucha mayor energía, permite una resolución también mucho mayor”.

El TEM tiene otra gran potencialidad que ha sido utilizada por científicos e ingenieros, incluso por premios Nobel: “Con este equipo puedes hacer cristalografía a altísima resolución, es decir: puedes ver una sección muy pequeña, como una nanopartícula, y hacer un estudio de su estructura cristalina”, indica el investigador.

El TEM de la UdeA

Es microscopio Tecnai G2 F20 de FEI, que incluye un sistema de preparación de muestras. El equipo dispone además de los diferentes modos de análisis existentes, entre ellos uno que aplica conjuntamente algunos principios del SEM y el TEM, por lo cual se denomina STEM.

Desde hace algunos años se tiene en la Sede de Investigación Universitaria —SIU— un SEM de gran utilidad, pero faltaba dar un paso más. “La necesidad del TEM se hizo evidente con el impulso que se comenzó a dar en la ciudad a la nanotecnología. Los grupos implicados percibieron la falta de instrumentación adecuada para poder trabajar en esa área”, afirma el profesor Echeverría quién está a cargo de la instalación y operación del equipo.

“El TEM, con su potencia, permite ver un área muy pequeña donde incide el haz de electrones, mientras el SEM permite ver áreas amplias. Por eso combinarlos permite que se vea a altísima resolución un área más grande, y explorar de esta forma la materia de una manera más integral”, complementa el investigador. 

La instrumentación adquirida tiene una fuente de electrones tipo emisión de campo y voltajes de aceleración de entre 20 y 200 kV, lo cual, junto con los equipos de preparación de muestras, permite realizar análisis de alta resolución en todo tipo de materiales y hace que este laboratorio TEM sea único en el país.

¿Quiénes pueden aprovechar el TEM?

Sin duda alguna, el TEM es una herramienta importante para muchos grupos. Es de gran ayuda en ciencias de la vida, para explorar tejidos, células y todo tipo de material de origen biológico.

De otro lado, el TEM se ha empleado en las ciencias de los materiales, para estudiar las características físicas y químicas de su interior, tal como la morfología y la estructura cristalina de la materia. Como señala el profesor Félix Echeverría, “usando ciertas sondas especializadas que se acoplan al TEM, se puede conocer la composición química de un material, además de su forma y tamaño, a resoluciones del orden de los angstroms”.

La adquisición de este equipo con costo superior a los 1,5 millones de dólares fue un proyecto de Universidad, que implicó la articulación de muchas dependencias y voluntades. 

La gestión de la financiación fue exitosa, y a los recursos del Comité para el Desarrollo de la Investigación –CODI– mediante la convocatoria de Infraestructura, se unieron la Dirección de Desarrollo Institucional, la Dirección de Posgrado y diversos grupos de investigación que entendieron en este instrumento un recurso común para sus investigaciones con altos estándares.

Esta sofisticada instrumentación queda a disposición no solo de los grupos de la Universidad de Antioquia, sino de toda la ciudad y el país. Por eso se ofrece como un servicio de la Plataforma Tecnológica de la SIU (situada en la carrera 53, No. 61 - 30, en Medellín) donde ya está el personal capacitado para operar el equipo y brindarles a los investigadores imágenes de gran calidad. 

El contacto es con el profesor Echeverría (teléfono 574+ 219 66 15, correo electrónico felix.echeverria@udea.edu.co), o con Comunicaciones de la SIU (574+ 219 64 16, comunicacionessiu@udea.edu.co).