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LA MICROSCOPIA ELECTRONICA.

D G l G l RDr. Gonzalo Gonzalez Reyes

La más pequeña distancia entre 2 puntos que podemos ver con nuestros ojos es 0 1-0 2 mm (en óptimascon nuestros ojos es 0.1-0.2 mm (en óptimas condiciones).Esta distancia se define como el límite de resolución, en este caso de nuestros ojos.

¿estos puntos están juntos o separados?

Criterio clásico de Rayleigh para la resolución de un microscopio ópticomicroscopio óptico.

βµλδ

sin61.0=

βµ sin

Si λ es la longitud de onda de la radiación y µ sin β es un parámetro del microscopio conocido como la apertura de valor cercano a la unidad, resulta que a primera aproximación la resolución es λ/2

La meta de poder “ver” átomos parecía imposible, la distancia típica p p , pentre 2 átomos en un sólido es de 0.15 a 0.5 nm.

hph=λ

Surgió entonces la idea que haría realidad la i i l ó i 1925 l fí i

p

microscopia electrónica, en 1925 el físicofrancés Louis de Broglie postula que objetoscomo los electrones en muchos aspectoscomo los electrones, en muchos aspectosasimilables a partículas, también poseen uncomportamiento característico de ondas

El primer microscopio electrónico fue d t id R k K llpensado y construido por Ruska y Knoll

en 1932, y la comercialización de estos instrumentos se realizó a partir de 1936.instrumentos se realizó a partir de 1936.

A su esperada capacidad de resoluciónA su esperada capacidad de resoluciónque permite “ver” columnas atómicas enlos sólidos, se añaden actualmente,múltiples accesorios de análisis quehacen posible determinar por ejemplo: lacomposición química de zonas muypequeñas de material, la simetría

i t li d l tcristalina del etc...

MET MEB

Ahora es posible visualizar los átomos...Ahora es posible visualizar los átomos...

Aquí les muestro una representación 3D delAquí les muestro una representación 3D delcloruro de sodio.

En la realidad las imágenes de estructuras atómicasson menos espectacularesson menos espectaculares.

∆z = - 5nm ∆z = - 48nm

∆z = - 98nm∆z = - 85nm

P f iPero como funciona....

La dispersión ó desvío de los electrones por la materia esnecesaria para el funcionamiento de un microscopio electróniconecesaria para el funcionamiento de un microscopio electrónico,de la misma manera que nuestros ojos no pueden ver a menos queinteractuen de alguna manera con la luz visible, si la luz siguierag gde frente, sin desviarse después de atravesar nuestros ojos,seriamos ciegos.

Las técnicas que resultan de la interacción con qElectrón-materia.

Se puede simular la trayectoria de un electrón...ti ió l di ió f l t óa continuación veremos la dispersión que sufre un electrón

al entrar en un material típico.

El análisis EDX

E t t l d dif ió l i t iEstructural.- en modo difracción, se ve la simetria.morfológica.- en modo imagen, se observan los detalles de la superficie.

Accesoriamente, los microscopios modernos están equipados con sistemas de análisis que les permiten por ejemplo examinarla composición elemental de una zona particular etc...

Microscopia electrónica en transmisiónp

Modo difracción Modo imagen

•deteminación de parámetros de red •visualisación de defectoss•visualización de detalles finos.

Modo difracción

M d iModo imagen

V h l áVeamos ahora los átomos...

FCCFCC

ac

b

BCCBCC

ac3.53 1.777.07

b

50A 25A 10A 5A 2.5A

∆z = - 5nm ∆z = - 48nm

∆z = - 98nm∆z = - 85nm

a)

b) c)) )

e)d)

METHR <110>Mg2Si - <100>Al2O3(Jeol 2010)

β-Mg2Si

SiMg

Si

MgMg

OSiSi

Mg

O

Al O 2

Al

α-Al2O3 2 nm

Preparación de muestras

FuturoFuturo de lade la microscopiamicroscopia eñectronicaeñectronicaFuturoFuturo de la de la microscopiamicroscopia eñectronicaeñectronica

MicroscopieaMicroscopiea en 3Den 3DMicroscopieaMicroscopiea en 3Den 3D

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inclinar

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ver

Tratamiento por fsofware

Reconstrucción de la imagen

33 i ii i f if iPores diameter : 2 to 50 nm

3 i i f i3 i i f iPores diameter : 3 to 30 nm

3D 3D imagingimaging of pores in Y of pores in Y zeolitezeolite..

3D imaging of mesopores in 3D imaging of mesopores in SBASBA--15 nanostructure.15 nanostructure.

De Jong et al; De Jong et al; http://pubs.acs.org/cen/topstory/8031/8031csilb.htmlhttp://pubs.acs.org/cen/topstory/8031/8031csilb.html

De Jong et al; De Jong et al; http://pubs.acs.org/cen/topstory/8031/8031csilb.htmlhttp://pubs.acs.org/cen/topstory/8031/8031csilb.html