cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Microscopio electrónico de transmisión
Formación do contraste
O contraste de difracción ocorre debido á orientación cristalográfica específica dun gran. En tales casos o cristal está orientada nun modo no que hai unha alta probabilidade de difracción. O contraste de difracción proporciona a información sobre a orientación dos cristais nunha mostra policristalina, así como outras informacións como os defectos do cristal. Nótese que en caso de que exista contraste de difracción, o contraste non se pode interpretar como debido a variacións de masa ou grosor.
Contraste de difracción
miniatura|Micrografía electrónica de transmisión das [[dislocacións en aceiro, que son defectos na estrutura da ede cristalina a escala atómica.]] As mostras poden presentar contraste de difracción, na que o feixe de electróns sofre difracción, a cal, no caso dunha mostra cristalina, causará a dispersión dos electróns en localizacións discretas no plano focal posterior. Situando as aperturas no plano focal posterior, é dicir, a apertura do obxectivo, poden seleccionarse (ou excluírse) os vectores de rede recíproca desexados, así só as partes da mostra que están causando que os electróns se dispersen ás reflexións seleccionadas acabarán proxectándose no dispositivo de obtención da imaxe.
Se as reflexións que son seleccionadas non inclúen o feixe non dispersado (o cal aparecerá no punto focal da lente), entón a imaxe aparecerá escura en calquera sitio onde non haxa dispersión na mostra no pico seleccionado, xa que tal rexión sen espécime aparecerá escura. Isto coñécese como imaxe de campo escuro.
Os METs modernos adoitan estar equipados con soportes do espécime que permiten que o usuario incline o espécime a diversos ángulos para obter condicións de difracción específicas, e as aperturas situadas sobre o espécime permiten que o usuario seleccione electróns que doutro modo serían difractados nunha dirección particular.
Aplicacións deste método son a identificación de defectos de rede cristalina nun cristal. Seleccionando coidadosamente a orientación da mostra é posible non só determinar a posición dos defectos senón tamén determinar o tipo de defecto presente. Se a mostra está orientada para que un determinado plano estea só lixeiramente inclinado respecto do ángulo de difracción máis forte (coñecido como ángulo de Bragg), calquera distorsión do plano do cristal que incline localmente o plano ao ángulo de Bragg producirá variacións de contraste especialmente fortes. Porén, os defectos que producen só desprazamento de átomos que non inclinan o cristal cara ao ángulo de Bragg (é dicir, os desprazamentos paralelos ao plano do cristal) producirán un contraste máis débil.
Contraste de fase
A estrutura cristalina pode investigarse tamén por microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (METAR ou, en inglés, HRTEM), tamén coñecida como contraste de fase. Cando se usa unha fonte de emisión de campo e un espécime de grosor uniforme, as imaxes fórmanse debido a diferenzas na fase das ondas dos electróns, que está causada pola interacción co espécime. A formación de imaxes conséguese co módulo complexo dos feixes de electróns entrantes. Deste modo, a imaxe non só depende do número de electróns que golpean a pantalla, o que fai a interpretación das imaxes de contraste de fase algo máis complexa. Porén, este efecto pode utilizarse como unha vantaxe, xa que pode manipularse para proporcionar máis información sobre a mostra, como nas técnicas de recuperación de fase complexa.
Difracción
miniatura|Padrón de difracción cristalina de [[austenita maclada en aceiro.]] Como se sinalou anteriormente, axustar as lentes magnéticas para que se sitúe o plano focal posterior da lente en vez do plano da imaxe no dispositivo de obtención da imaxe, pode xerar un padrón de difracción. Para mostras ciristalinas finas, isto produce unha imaxe que consiste nun padrón de puntos no caso dun monocristal, ou unha serie de aneis no caso dun material policristalino ou sólido amorfo. Para o caso de monocristais o padrón de difracción depende da orientación do espécime e a estrutura da mostra iluminada polo feixe de electróns. Esta imaxe proporciona información sobre as simetrías do grupo espacial do cristal e a orientación do cristal respecto do camiño do feixe. Isto faise tipicamente sen usar ningunha información agás a posición á cal aparecen os puntos de difracción e as simetrías da imaxe observada.
Os padróns de difracción poden ter un gran rango dinámico, e para mostas cristalinas, poden ter intensidades maiores das rexistrables polo CCD. Os METs poden estar equipados con cartuchos de película co propósito de obter estas imaxes, xa que a película é un detector dun só uso.
miniatura|Liñas de Kikuchi de feixe converxente do silicio, preto do [[índice de Miller|eixe zonal [100]. ]]
A análise de padróns de difracción máis alá do punto-posición pode ser complexo, xa que a imaxe é sensible a varios factores, como o grosor e orientación do espécime, o desenfoque da lente obxectivo e as aberracións esférica e cromática. Aínda que é posible a interpretación cuantitativa do contraste mostrado en imaxes de redes cristalinas, é en si mesma complicada e pode requirir unha simulación e análise computacional ampla, como a análise multislice.
Tamén é posible un comportamento máis complexo no plano de difracción, con fenómenos como as liñas de Kikuchi orixinadas por difraccións múltiples dentro da rede cristalina. Nunha difracción de electróns de feixe converxente, na que se produce unha fronte de ondas de electróns non paralela, é dicir, converxente, ao concentrar o feixe de electróns nunha sonda fina na superficie da mostra, a interacción do feixe converxente pode proporcionar información máis alá dos datos estruturais como o grosor da mostra.
Espectroscopia de perda de enerxía dos electróns
Utilizando a técnica avanzada da espectroscopia de perda de enerxía dos electróns (EPEE ou, en inglés, EELS), en METs debidamente equipados, poden separarse os electróns nun espectro baseado na súa velocidade (a cal está estreitamente relacionada coa súa enerxía cinética, e así coa perda de enerxía respecto da enerxía do feixe), usando dispositivos baseados en sector magnético coñecidos como espectrómetros EEL. Estes dispositivos permiten a selección de valores de enerxía particulares, os cales poden ser asociados co modo en que o electrón interaccionou coa mostra. Por exemplo, diferentes elementos dunha mostra orixinan distintas enerxías dos electróns no feixe despois da mostra. Isto normalmente ten como resultado aberracións cromáticas; porén, este efecto pode, por exemplo, usarse para xerar unha imaxe que proporciona información sobre a composición elemental, baseándose na transición atómica durante a interacción electrón-electrón.
Os espectrómetros EELS poden a miúdo utilizarse tanto en modo espectroscópico coma en modo imaxe, o que permite o illamento ou rexeitamento de feixes dispersados elasticamente. Como en moitas imaxes a dispersión inelástica inclúe información que pode non ser de interese para o investigador, reducindo así os sinais observables de interese, as imaxes EELS poden usarse para mellorar o contraste nas imaxes observadas, incluíndo o campo brillante e a difracción, ao rexeitarse os compoñentes non desexados.
Obtención de imaxes tridimensionais
Como os soportes do espécime dos METs permiten normalmente a rotación da mostra nun ángulo desexado, poden obterse múltiples vistas do mesmo espécime facendo rotar o ángulo da mostra ao longo do eixe perpendicular ao feixe. Pode recollerse un conxunto de imaxes chamado "serie de inclinacións" (tilt series) tomando múltiples imaxes dunha soa mostra a diferentes ángulos, normalmente en incrementos dun grao. Esta metodoloxía propúxoa Walter Hoppe na década de 1970. En condicións de estrito contraste de absorción, este conxunto de imaxes pode utilizarse para construír unha representación tridimensional da mostra.
Como as mostras para MET non poden verse cunha rotación completa de 180°, as imaxes observadas padecen o que se chama "cuña perdida" ("missing wedge") de datos, a cal cando se usan métodos retroproxección baseada en Fourier diminúe o rango de frecuencias resolvibles na reconstrución tridimensional. Poden usarse refinamentos mecánicos, como a inclinación multieixe (dúas series de inclinacións do mesmo espécime feitas en direccións ortogonais) e tomografía cónica (onde o espécime inclínase primeiro nun determinado ángulo fixado e despois obtense a imaxe a incrementos rotacionais angulares iguais nunha rotación completa no plano da grella do espécime) para limitar o impacto dos datos perdidos sobre a morfoloxía do espécime observado. Usando o adelgazamento de feixe iónico focalizado, propúxose unha nova técnica que utiliza un espécime de forma columnar e un soporte especial de tomografía axial para realizar unha rotación de 180° da mostra dentro da peza polo da lente obxectivo do MET. Usando dita disposición, é posible a tomografía de electróns cuantitativa sen cuña perdida. Ademais, hai técnicas numéricas que poden mellorar os datos recollidos.
As variantes non tomográficas deste método, denominadas análise de partícula única, usan imaxes de múltiples obxectos (con sorte) idénticos con diferentes orientacións para producir os datos de imaxe necesarios para a reconstrución tridimensional. Se os obxectos non teñen as orientacións preferidas significativas, este método non ten a cuña (ou cono) de perda de datos que é intrínseca aos métodos tomográficos nin xera doses de radiación excesiva; porén, asume que os diferentes obxectos dos que se obtén a imaxe poden ser tratados como se os datos 3D xerados a partir deles se orixinasen dun só obxecto estable.
Preparación da mostra
miniatura|Unha mostra de células (negra) tinguida con [[tetróxido de osmio e acetato de uranilo incrustada nunha resina epoxi (cor ámbar) lista para ser seccionada en fatías.]]
A preparación da mostra nos METs pode ser un procedemento complexo. Os espécimes deberían de ser de menos de 100 nanómetros de grosor para o MET convencional. A diferenza da radiación de neutróns ou raios X, os electróns no feixe interaccionan facilmente coa mostra, un efecto que se incrementa aproximadamente co cadrado do número atómico (Z2). As mostras de alta calidade terán un grosor que é comparable ao do camiño libre medio dos electróns que viaxan a través da mostra, o cal pode ser de só unhas poucas decenas de nanómetros. A preparación dos espécimes para MET é específica do material baixo análise e o tipo de información que se quere obter do espécime.
Os materiais que teñen dimensións dabondo pequenas como para ser transparentes aos electróns, como as substancias en po, pequenos organismos, virus ou nanotubos, poden prerararse rapidamente pola deposición dunha mostra diluída que contén o espécime sobre películas sobre as grellas de soporte. Os espécimes biolóxicos poden ser incrustados en resina para soportaren o alto baleiro que hai na cámara da mostra e permitir o corte do tecido en seccións moi finas transparentes aos electróns. A mostra biolóxica pode tinguirse usando material de tinguidura negativa como o acetato de uranilo para bacterias e virus ou, no caso de seccións incrustadas, o espécime pode tinguirse con metais pesados, como na tinguidura con tetróxido de osmio. Unha alternativa é expoñer as mostras ás baixas temperturas do nitróxeno líquido despoois de incrustalas en xeo vítreo. En ciencias dos materiais e metalurxia os espécimes poden xeralmente soportar o alto baleiro, pero aínda así deben prepararse como finas láminas, ou gravarse para que unha porción do espécime sexa o suficientemente fino para que penetre o feixe de electróns. As restricións sobre o grosor do material poden estar limitadas pola sección eficaz de dispersión dos átomos dos cales está formado o material.
Corte en seccións do tecido
miniatura|Unha folla de coitelo de diamante usada para cortar fatías ultrafinas (de 70 a 350 nm) para a microscopia electrónica de transmisión.
Os tecidos biolóxicos adoitan incrustarse nun bloque de resina e despois son adelgazados a menos de 100 nm nun ultramicrótomo. O bloque de resina fractúrase a medida que pasa pola folla dun coitelo de vidro ou diamante. Este método úsase para obter mostras finas minimamente deformadas que permitan a observación da ultraestrutura do tecido. As mostras inorgánicas, como o aluminio, poden tamén incrustarse en resinas e cortarse en seccións ultrafinas deste xeito, usando coitelos de vidro recuberto, de zafiro ou de diamante de ángulo maior. Para impedir a acumulación de cargas eléctricas na superficie da mostra cando se ven ao MET, as mostras de tecidos deben recubrirse cunha fina capa de material non condutor, como o carbono.
Adelgazamento mecánico
O puído mecánico tamén se usa para preparar mostras observables no MET. O puído debe facerse cunha gran calidade para asegurarse de que a mostra ten un grosor constante na rexión de interese. Pode utilizarse un diamante ou un composto para o puído de nitruro de boro cúbico nas etapas finais do puído para elimiar as rascaduras que poden causar flutuacións de contraste debido ao grosor variable da mostra. Mesmo despois dun adelgazamento mecánico coidadoso, poden ser necesarios métodos finos adicionais como o gravado iónico para realizar a etapa de adelgazamento final.
Gravado químico
Certas mostras poden prepararse por gravado químico, especialmente os espécimes metálicos. Estas mostras son adelgazadas usando un gravador químico, como un ácido, para preparar a mostra para a súa observación en METs. Existen dispositivos de control do proceso de adelgazamento que permiten que o operador controle a voltaxe ou corrente que pasa a través do espécime, e poden incluír sistemas para detectar cando a mostra foi adelgazada ata un nivel suficiente de transparencia óptica.
Gravado iónico
O gravado iónico é un proceso de pulverización catódica (sputtering, 'cuspido', na literatura inglesa) que pode eliminar cantidades moi sutís dun material. Isto utilízase para realizar un puído final dos espécimes que foron puídos por outros métodos. O gravado iónico usa un gas inerte pasado por un campo eléctrico para xerar unha corrente de plasma que se dirixe á superficie da mostra. As enerxías de aceleración para os gases como o argon son normalmente duns poucos qulovolts. A mostra pode ser rotada para facilitar un puído uniforme da superficie da mostra. A taxa de pulverización catódica de tales métodos é da orde de decenas de micrómetros por hora, limitando o método a só un puído extremadamente fino.
Demostrouse recentemente que o gravado iónico con gas argon pode limar estruturas empilladas de unión de túnel magnético (MTJ) ata unha capa específica que despois foi resolta atomicamente. As imaxes de MET tomadas en vista plana en vez de en sección transversal revelan que a capa de MgO nas MTJs contén un gran número de límites de grans que poden facer diminuír as propiedades dos aparellos.
Adelgazamento iónico (FIB)
miniatura|Imaxe de [[microscopio electrónico de varrido dunha mostra fina para MET adelgazada pola técnica FIB. A delgada membrana que se mostra aquí é adecuada para o exame de MET; porén, a un grosor de ~300 nm, non sería axietada para o MET de alta resolución sen realizar un maior adelgazamento.]]
Transferencia asistida por nanocables
Para unha introdución mínima de estrés e curvaturas nas mostras de MET (lamelas, películas finas e outras mostras sensibles mecanicamente e aos feixes de electróns), cando se transfiren a un feixe iónico focalizado (FIB), poden adherirse nanocables metálicos flexibles a un micromanipulador normalmente ríxido.
As principais vantaxes deste método son unha redución significativa do tempo de preparación da mostra (soldadura rápida e corte dun nanocable a baixa corrente de feixe) e minimización da curvatura inducida polo estrés, contaminación con Pt e danos polo feixe de ións. Esta técnica é especialmente axeitada para a preparación de mostras para microscopia electrónica in situ.
Replicación
miniatura|Imaxe de réplica en platino duns [[Staphylococcus aureus fotografada en MET a 50.000 aumentos.]] As mostras poden tamén replicarse usando película de acetato de celulosa, que se recobre despois dun metal pesado como o platino, a película orixinal disólvese e desaparece e a da réplica obtéñense imaxes co MET. Variacións da técnica da réplica úsanse tanto para mostras de materiais coma biolóxicas. Nas ciencias dos materiais un uso común é o exame de superficies frescas de fracturas en aliaxes de metais.
Modificacións
As capacidades do MET poden ampliarse con etapas adicionais e máis detectores, ás veces incorporadas no mesmo microscopio.
MET de varrido (METV ou STEM)
O MET pode modificarse para formar un microscopio electrónico de transmisión de varrido (METV ou, en inglés, STEM) coa adición dun sistema que escanea cun feixe converxente a través da mostra para formar a imaxe, cando se combina con detectores adecuados. As bobinas para escanear son utilizados para deflectar o feixe, como un cambio electrostático do feixe, onde o feixe é despois recollido usando un detector de corrente como unha copa de Faraday, que actúa como un contador de electróns directo. Ao correlacionarmos a contaxe de electróns coa posición do raio de varrido (coñecido como "sonda"), pode medirse o compoñente transmitido do feixe. Os compoñentes non transmitidos poden obterse por inclinación do feixe ou polo uso de detectores de campo escuro anular. miniatura|upright=2|Diagrama de raios esquemático que ilustra a reciprocidade óptica entre o MET (esquerda) e o METV (dereita). O ángulo de converxencia no MET, \alpha_T, convértese no ángulo de recolección no METV, \beta_S. Imaxe inspirada en Hren et al.
Fundamentalmente, O MET e o METV están ligadas pola reciprocidade de Helmholtz. Un METV é un MET no cal a fonte electrónica e o punto de observación foron cambiados en relación á dirección en que viaxa o feixe de electróns. Véxanse os diagramas de raios na figura da dereita. O instrumento METV utiliza a mesma configuración óptica que o MET, pero opera invertendo a dirección de viaxe dos electróns (ou tempo de reversión) durante o funcionamento dun MET. En vez de usar unha apertura para controlar os electróns detectados, como no MET, un METV usa varios detectores con ángulos de recolección que poden axustarse dependendo de que electróns quere capturar o usuario.
Microscopio electrónico de baixa voltaxe
Un microscopio electrónico de baixa voltaxe (MEBV ou, en inglés, LVEM) funciona a voltaxes de aceleración de electróns relativamente baixas entre 5–25 kV. Algúns destes poden ser unha combinación de MEV, MET e METV nun só instrumento compacto. A voltaxe baixa incrementa o contraste da imaxe, o cal é especialmente importante para os espécimes biolóxicos. Este incremento de contraste reduce significativamente, ou mesmo elimina a necesidade de tinguir. Son posibles resolucións duns poucos nm nos modos MET, MEV e METV. A baixa enerxía do feixe de electróns significa que poden utilizarse imáns permanentes como lentes e así pode usarse unha columna en miniatura que non require refrixeración.
Microscopio electrónico crioxénico
Microscopia electrónica de transmisión crioxénica (Crio-MET ou, en inglés, Cryo-TEM) usa un MET cun soporte de espécime capaz de manter o espécime a temperaturas de nitróxeno líquido ou helio líquido. Isto permite obter imaxes de espécimes preparados en xeo vítreo, a técnica de preparación preferida para obter imaxes de moléculas individuais ou ensamblaxes macromoleculares, imaxes de interfaces sólido-líquido vitrificadas, e de materiais que son volátiles no alto baleiro a temperatura moderada, como o xofre.
MET ambiental/in situ
Os experimentos in situ poden realizarse tamén con METs que usan cámaras de mostras con bombeo diferencial, ou soportes especializados. Entre os tipos de experimentos in situ están o estudo de nanomateriais, espécimes biolóxicos, reaccións químicas de moléculas, microscopia electrónica de fase líquida, e probas de deformación de materiais.
MET in situ de alta temperatura
Moitas transformacións de fase ocorren durante o quentamento dun material. Adicionalmente, o crecemento dos grans dun material, xunto con outros procesos relacionados coa difusión acontecen máis rapidamente a elevadas temperaturas, nas que a cinética se mellora, permitindo a observación de fenómenos relacionados con microscopia electrónica de transmisión en escalas de tempo razoables. Isto tamén permite a observación de fenómenos que ocorren a temperaturas elevadas e desaparecen ou non son uniformemente preservados en mostras ex situ.
O desprazamento da mostra no MET é linearmente proporcional á temperatura diferencial entre a habitación e o soporte. Con temperaturas de ata 1.500C nos soportes modernos, as mostras poden experimentar un desprazamento significativo e desprazamento vertical (inchamento), o que require continuos axustes de foco ou de platina, xerando unha perda de resolución e desprazamento mecánico. Certos laboratorios e fabricantes desenvolveron software acoplado con sistemas de refrixeración avanzados para corrixir o desprazamento térmico baseándose na temperatura predita na cámara de mostras. Estes sistemas a miúdo tardan en estabilizar os movementos da mostra de 30 minutos a moitas horas. Aínda que se fixeron importantes progresos, non se fixo ningún accesorio para MET universal para contrarrestar os desprazamentos a elevadas temperaturas.
Un reto adicional de moitos destes soportes especializados é coñecer a temperatura da mostra local. Moitos soportes de alta temperatura utilizan un filamento de volframio para quentar localmente a mostra. A ambigüidade na temperatura nos quentadores de forno (cable W) con termopares orixínase do contacto térmico entre o forno e a grella do MET; o que se complica polos gradientes térmicos ao longo da mostra causados variando a condutividade térmica con diferentes mostras e materiais da grella. Con diferentes soportes, tanto comerciais como feitos nos laboratorios, disponse de distintos métodos para calibrar a temperatura. Fabricantes como Gatan usan pirometría infravermella para medir os gradientes de temperatura na mostra total. Un método aínda mellor para calibrar é a espectroscopia Raman, que mide a temperatura local do po de Si sobre ventás transparentes aos electróns e calibrar cuantitativamente a pirometría infravermella. Estas medidas garantiron a eficacia dentro dunha marxe do 5%. Os laboratorios de investigación tamén realizaron as súas propias calibracións en soportes comerciais. Investigadores do NIST utilizaron a espectroscopia Raman para mapar o perfil de temperaturas dunha mostra na grella dun MET e conseguir medidas moi precisas para mellorar as súas investigacións. De xeito similar, un grupo de investigación en Alemaña utilizou difracción de raios X para medir lixeiros desprazamentos no espazado da retícula causados por cambios na temperatura para estimar a temperatura exacta no soporte. Este proceso necesitou unha coidadosa calibración e unha óptica do MET exacta. Outros exemplos son o uso de EELS para medir a temperatura local utilizando a densidade de gas, e os cambios na resistividade.
A resolución óptima nun MET acádase cando se corrixen as aberracións esféricas coa lente obxectivo. Porén, debido á xeometría da maioría dos METs, para inserir soportes in situ grandes cómpre que o usuario axuste a lente obxectivo e minimice as aberracións esféricas. Por tanto, hai un compromiso entre a largura do espazo na peza polo e unha resolución espacial por baixo de 0,1 nm. Grupos de investigación de varias institucións trataron de superar as aberracións esféricas co uso de monocromadores para acadar resolucións de 0,05 nm cun espazo na peza polo de 5 mm.
MET mecánico in situ
O MET de alta resolución permite monitorizar a mostra en cuestión nun rango de escalas de lonxitude desde centos de nanómetros a varios ángstroms. Isto permite a visualización da deformación plástica e elástica por medio de campos de forza así como o movemento de defectos cristalográficos como distorsións na rede cristalina e movementos de dislocación. Ao observarmos simultaneamente fenómenos de deformación e medirmos a resposta mecánica in situ, é posible conectar a información de probas nanomecánicas con modelos que describen tanto a sutileza coma a complexidade de como responden os materiais ao estrés e tensión. As propiedades do material e exactitude dos datos obtidos desas probas nanomecánicas están en gran medida determinadas polo soporte tensionante mecánico usado. Os actuais soportes tensionantes teñen a capacidade de realizar probas de tensión, nanoindentacións, probas de compresión, probas de cizallamento e de dobramento dos materiais.
Soportes mecánicos clásicos
Un dos pioneiros dos soportes mecánicos clásicos foi o Dr. Heinz G.F. Wilsdorf, que realizou un test de tensión dentro dun MET en 1958. Nun experimento típico, córtanse mostras de MET transparentes aos electróns para adaptalas pegalas nunha grella deformable. Os avances en micromanipuladores tamén permitiron facer probas de tensión de nanocables e películas delgadas. A grella deformable únese ao soporte de tensión clásico que abrangue a mostra usando unha barriña ríxida longa unida a unha caixa de cambios de verme movida por un motor eléctrico localizado nun armazón fóra do MET. Os rangos de velocidade de deformación van normalmente de 10 nm/s a 10 μm/s. Os soportes feitos a medida que amplían a simple activación tensional permitiron facer probas de dobramento usando un soporte de dobramento e probas de cizallamento usando soportes de mostras de cizallamento. As propiedades da mostra que normalmente se miden nestes experimentos son a fluencia, o módulo elástico, o módulo de cizallamento, a tensión de rotura, a resistencia flexional e a esforzo cortante. Para estudar as propiedades mecánicas dependentes da temperatura das mostras de MET, o soporte debe arrefriarse por medio dun "dedo frío" conectado a un depósito de nitróxeno líquido. Para experimentos a altas temperaturas a mostra do MET pode tamén quentarse nun forno miniaturizado ou un láser que pode normalmente quentar a 1000 °C.
Soportes de nanoindentación
Os soportes de nanoindentación realizan un test de dureza sobre o material en cuestión presionando unha punta dura nunha superficie plana puída e medindo a forza aplicada e o desprazamento resultante na mostra do MET por medio dun cambio na capacitancia entre unha referencia e unha placa electrostática móbil unida á punta. As propiedades da mostra que se adoitan medir son a dureza e o módulo elástico. Aínda que a nanoindentción era posible desde principios da década de 1980, informouse da súa investigación usando MET primeiramente en 2001, cando se estudou unha mostra de aluminio depositada nunha cuña de silicio. Para os experimentos de nanoindentación ás mostras de MET adoita dárselles forma de cuña usando unha ventá de barra H puidora trípode ou unha micronanocolumna usando un feixe iónico focalizado para crear espazo dabondo para que se presione cunha punta na localización desexada transparente aos electróns. As puntas indentadoras son xeralmente de tipo perforadora plana, piramidais ou con forma de cuña alongadas na dirección z. As puntas piramidais ofrecen unha alta precisión da orde de 10 nm, pero sofren de deslizamento da mostra, mentes que os indentadores cuneiformes teñen un maior contacto para impedir o deslizamento, pero requiren unha análise de elementos finitos para modelar a tensión transmitida, xa que a área de alto contacto coa mostra do MET fai que este sexa case un test de compresión.
Sistemas microelectromecánicos
Os soportes baseados en sistemas microelectromecánicos (SMEM ou, en inglés, MEMS) proporcionan unha plataforma barata e adaptable para realizar tests mecánicos en mostras coas que previamente era difícil traballar como microcolumnas, nanocables e películas delgadas. Os SMEMs pasivos utilízanse como simples dispositivos push-to-pull nas probas mecánicas in situ. Tipicamente, un soporte de nanoindentación utilízase para aplicar unha forza compresora (push) no sitio de indentación. Usando unha xeometría de brazos, esta forza compresora tradúcese nunha forza tensional (pull) sobre un par de almofadiñas tensionais ás cales está unida a mostra. Así, unha compresión aplicada sobre o exterior do SMEM tradúcese nunha tensión no espazo central onde está localizada a mostra. Cómpre sinalar que a curva de forza-desprazamento resultante necesita ser corrixida realizando o mesmo test nun SMEM baleiro sen a mostra para ter en conta a rixidez do SMEM baleiro. As dimensións e rixidez do SMEM poden ser modificadas para realizar tests tensionais sobre mostras de diferentes tamaños con diferentes cargas. Para suavizar o proceso de activación, os SMEMs activos foron desenvolvidos con activadores e sensores integrados. Estes dispositivos traballan aplicando un estrés usando a corrente eléctrica e medindo a tensión usando as variacións de capacitancia. Os SMEMs activados electrostaticamente foron tamén desenvolvidos para adaptarse a forzas aplicadas moi baixas no rango de 1-100 nN.
Gran parte das investigacións actuais céntranse no desenvolvemento de soportes de mostras que poden realizar tests mecánicos mentres crean un estímulo ambiental como un cambio de temperatura, velocidades de deformación variables e diferentes ambientes gasosos. Ademais, a aparición dos detectores de alta resolución está permitindo monitorizar o movemento de dislocación e as interaccións con outros defectos e superando os límites das medidas de tensión subnanométricas. As medidas feitas con MET mecánico in situ están rutineiramente acopladas con outras medidas feitas con MET estándar como EELS e XEDS para chegar a unha comprensión da estrutura e propiedades da mostra.
MET de aberración corrixida
Os METs modernos para a investigación poden incluír correctores de aberracións, para reducir a cantidade de distorsión na imaxe. Poden utilizarse tamén monocromadores de feixe incidente, que reducen o espallamento de enerxía do feixe de electróns incidente a menos de 0,15 eV. Os principais fabricantes de METs de aberración corrixida son JEOL, Hitachi High-technologies, FEI Company e NION.
MET ultrarrápido e dinámico
É imposible conseguir unha resolución temporal moito máis alá da velociade do lector dos detectores de electróns co uso de electróns pulsados. Os pulsos poden producirse modificando a fonte de electróns para permitir unha fotoemisión desencadeada por láser ou pola instalación dun blanker de feixe ultrarrápido (que encende e apaga o feixe). Este método denomínase microscopia electrónica de transmisión ultrarrápida cando se utiliza iluminación de bomba-sonda estroboscópica: fórmase unha imaxe pola acumulación de moitos pulsos de electróns ultracurtos (tipicamente de centos de femtosegundos) cun tempo de atraso fixado entre a chegada do pulso de electróns e a excitación da mostra. Por outra parte, o uso dunha secuencia única ou curta de pulsos de electróns cun suficiente número de electróns para formar unha imaxe a partir de cada pulso denomínase microscopia electrónica de transmisión dinámica. No MET ultrarrápido é posible unha resolución temporal por debaixo de centos de femtosegundos e unha resolución espacial comparable á dispoñible cunha fonte de emisión de campo de Schottky, pero a técnica só pode obter imaxes de procesos reversibles que poden desencadearse de forma reproducible millóns de veces. O MET dinámico pode resolver procesos irreversibles por debaixo de decenas de nanosegundos e decenas de nanómetros.
A técnica foi iniciada a principios da década de 2000 en Alemaña nos laboratorios da (Universidade Técnica de Berlín ) e nos EUA (Caltech e o Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ). O MET ultrarrápido e o MET dinámico fixeron posible a investigación en tempo real de numerosos fenómenos físicos e químicos a nanoescala.
Unha variante interesante da técnica de micoscopia electrónica de transmisión ultrarrápida é a microscopia electrónica de campo próximo inducido por fotóns (PINEM, do inglés Photon-Induced Near-field Electron Microscopy). Esta última está baseada no acoplamento inelástico entre os electróns e os fotóns en presenza dunha superficie ou unha nanoestrutura. Este método permite investigar campos electromagnéticos a nanoescala que varían no tempo nun microsocopio electrónico, así como darlle forma dinamicamente ás propiedades de onda do feixe de electróns.
Limitacións
Existen varios inconvenientes da técnica do MET. Moitos materiais necesitan unha ampla preparación da mostra para producir unha mostra suficientemente fina como para ser transparente aos electróns, o cal fai que a análise deste tipo de microscopia sexa un proceso que require relativamente bastante tempo cun baixo rendemento das mostras. A estrutura da mostra pode tamén cambiarse durante o proceso de preparación. Ademais o campo de visión é relativmente pequeno, polo que existe a posibilidade de que a rexión analizada pode non ser característica de toda a mostra. Ademais, o feixe de electróns pode danar a mostra, especialmente no caso de materiais biolóxicos.
Límites de resolución
miniatura|upright=1.15|Evolución da resolución espacial conseguida con microscopios [[microscopio óptico|óptico, electrónico de transmisión (MET ou TEM) e electrónico de aberración corrixida (METAC ou ACTEM). ]] O límite de resolución que se pode obter nun MET pode describirse de varias maneiras, e adoita denomínarse límite de informaión do microscopio. Un valor utilizado comunmente é un valor de corte ou de límite da función de transferencia de contraste, unha función que se adoita citar no dominio de frecuencia para definir a reprodución das frecuencias espaciais de obxectos no plano do obxecto pola óptica do microscopio. Unha frecuencia de corte, qmax, para a función de transferencia pode aproximarse coa seguinte ecuación, onde Cs é o coeficiente de aberración esférica e λ é a lonxitude de onda do electrón:
Para un microscopio 200 kV, con aberracións esféricas parcialmente corixidas ("á terceira orde") e un valor Cs de 1 µm, un valor de corte teórico podería ser 1/qmax = 42 pm. O mesmo microscopio sen un corrector tería un Cs = 0,5 mm e así un valor de corte de 200 pm. As aberracións esféricas suprímense á terceira ou quinta orde nos microscopios "de aberración corrixida". As súas resolucións están, porén, limitada pola xeometría da fonte de electróns e as aberracións cromáticas e de brillo no sistema de lentes obxectivo.
A representación do dominio de frecuencias da función de transferencia de contraste pode a miúdo ter unha natureza oscilatoria, que pode á súa vez ser afinada axustando o valor focal da lente obxectivo. Esta natureza oscilatoria implica que algunhas frecuencias espaciais son reproducidas fielmente na imaxe polo microscopio, mentres que outras son suprimidas. Ao combinar múltiples imaxes con diferentes frecuencias espaciais, o uso de técnicas como a reconstrución de series focais pode utilizarse para mellorar a resolución do MET de maneira limitada. A función de transferencia de contraste pode, ata certo punto, ser aproximada experimentalmente por medio de técnicas como as imaxes de transformada de Fourier de material amorfo, como o carbono amorfo.
Máis recentemente, os avances no deseño do corrector de aberracións conseguiron reducir as aberracións esféricas e obter unha resolución por debaixo dos 0,5 ángstroms (50 pm) a aumentos por riba de 50 millóns. A mellora da resolución permite obter imaxes de átomos lixeiros que dispersan os electróns menos eficientemente, como os átomos de litio en materiais de batería de litio. A capacidade de determinar a posición de átomos e materiais converteu o METAR (ou HRTEM) nunha ferramenta indispensable para a investigación en nanotecnoloxía e o desenvolvemento en moitos campos, incluíndo a catálise heteroxénea e o desenvolvemento de dispositivos semicondutores para electrónica e fotónica.
Esterase
Unha esterase é un encima hidrolase que divide moléculas de ésteres formando un ácido e un alcohol nunha reacción química cunha molécula de auga chamada hidrólise.
Existre unha ampla variedade de encimas esterases que se diferencian na súa especificidade de substrato, a súa estrutura proteica e función biolóxica.
Universidade de Uppsala
A Universidade de Uppsala (en Uppsala universitet) é unha universidade situada na cidade de Uppsala, Suecia, e é a universidade máis antiga de Escandinavia, sendo fundada en 1477. Está constantemente clasificada entre as mellores universidades do norte de Europa e, en xeral, considérase unha das institucións de educación superior máis prestixiosas do vello continente.
A universidade acadou un papel destacado durante o desenvolvemento do Imperio Sueco a finais do século XVI, máis tarde obtivo certa estabilidade financeira grazas a unha gran doazón do rei Gustavo II a principios do século XVII. Uppsala, ademais, representa un sitio histórico importante para a cultura e identidade nacional sueca, e mesmo para a aparición da nación actual, xa sexa en termos de historiografía, literatura, política e música. Moitos aspectos da cultura académica do país orixináronse en Uppsala, como o birrete branco.
A Universidade de Uppsala pertence ao Grupo de Universidades Europeas de Coímbra. Esta institución conta con 9 facultades distribuídas en tres "dominios disciplinares": o primeiro corresponde ás humanidades e ciencias sociais; o segundo ás áreas de medicina e farmacia; e, finalmente, o último abrangue os sectores da ciencia e da tecnoloxía. Ten uns 20000 estudantes a tempo completo e preto de 2000 estudantes de doutoramento. Por outra banda, conta cun persoal académico de 3600 profesores e investigadores, dun total de 5500 empregados.
O seu orzamento anual rolda os 4.300 millóns de coroas suecas de media, o que equivalería a aproximadamente un 670 millóns de euros, dos cales preto do 60% destínanse a estudos de grao e investigación.
Orixes, crise e restauración (1477-1600)
A Universidade de Uppsala foi fundada en 1477, converténdose na primeira universidade escandinava. A iniciativa na materia atribúeselle ao arcebispo da Igrexa católica sueca, Jakob Ulvsson. A nova casa de estudos era pequena, contando cun máximo de 50 alumnos e varios profesores. A universidade comezou a decaer na primeira década do século XVI debido aos conflitos políticos da época.
Entre 1520 e 1530, o novo monarca sueco Gustavo I levou a cabo a reforma luterana, que fixo que a universidade, dependente da Igrexa Católica, perdese a súa base económica e ideolóxica.
Porén, esta situación cambiou a finais do século XVI, cando o clero protestante tiña un firme dominio do ensino relixioso e sentiu a necesidade de centrarse nos estudos desde un enfoque máis académico, para contrarrestar a reforma católica. É por iso que en 1593, no sínodo da Igrexa Luterana, decidiuse restaurar os privilexios da institución. O novo decreto asinouse o 15 de marzo de 1595. esquerda|miniatura|316x316px| O Museo Gustavianum, antigo edificio universitario e actual museo dedicado á ciencia.
Século XVII
Durante o reinado de Gustavo II Adolfo, que durou de 1611 a 1632, Suecia consolidouse como unha potencia militar líder no norte de Europa, e tamén se desenvolveu como un estado burocrático avanzado; polo tanto, o reino necesitaba funcionarios competentes. Xunto co seu principal conselleiro, o chanceler Axel Oxenstierna, Gustavo II proporcionou moitas subvencións á universidade, tanto económicas como administrativas. En concreto, fixo unha doazón de máis de 300 habitacións á casa de estudos, que aínda son xestionadas por esta institución. Á universidade chegaron profesores do estranxeiro, e aumentou o número de estudantes. Durante este tempo, o sistema de nacións universitarias foi importado das universidades medievais do continente, o que fixo que os estudantes dunha mesma rexión se xuntasen para colaborar e axudarse entre si, e tamén para ter unha vida social. Este sistema persiste ata hoxe nesta casa de estudos.
Entre os anos 1660 e 1670, a institución estivo dominada por Olaus Rudbeck, un científico e escritor sueco, que tamén foi profesor de medicina na universidade. Rudbeck era un estudoso moi versátil, e era unha persoa á que lle gustaba experimentar. Entre os seus logros podemos atopar o extraordinario teatro anatómico, que ergueu sobre o novo edificio universitario chamado Gustavianum, que hoxe é un museo dedicado á historia da ciencia e das ideas.
A era da liberdade, o século XVIII
Carl Linnaeus, destacado científico, naturalista, botánico e zoólogo sueco, que chegou a ser profesor universitario en 1741 despois de estudar no seu país natal e nos Países Baixos, é o nome que domina o século XVIII. Grazas a el, moitos estudantes de toda Europa emigraron para estudar a Uppsala. Linneo enviou aos seus propios estudantes a expedicións de investigación a diferentes partes do mundo, como o Xapón, Suráfrica e Australia. Así, xa a mediados do século, houbo un florecemento das ciencias naturais na universidade. Ademais, tamén dignos de mención ademais de Linneo podemos atopar estudosos como Anders Berch, economista sueco; Anders Celsius, o astrónomo que deseñou a escala de medición de temperatura máis utilizada no mundo; ou Torbern Bergman, químico e antigo profesor universitario.
A finais de século, o rei Gustavo III (1771-1792) interesouse por esta casa de estudos. Unha das formas nas que demostrou este interese foi a doazón dun amplo xardín pertencente ao Castelo Real de Uppsala. Desde entón, esta extensión de terreo coñécese como o xardín botánico da universidade, que se erixiu en memoria de Linneo e en homenaxe a Gustavo III.
O período do romanticismo (1800-1877)
O século XIX foi chamado "o século dos estudantes" en Uppsala. Anteriormente, os estudantes foran un grupo bastante anónimo, pero baixo as doutrinas da Revolución Francesa e coa crecente importancia, independencia e autoestima da clase media-alta educada, os estudantes se involucraron gradualmente nos asuntos políticos. tamén contou máis na opinión pública. A mediados de século, as tendencias nacionalistas escandinavas tamén tiveron unha forte influencia nos estudantes, que se deixou sentir tanto en Uppsala como noutras cidades universitarias.
Se o século XVIII foi a era das ciencias naturais, o XIX foi a época dos historiadores, dos eruditos literarios e dos escritores; tanto é así que se construíu unha estatua fronte ao edificio principal en homenaxe ao máis destacado destes ilustrados historiadores Erik Gustaf Geijer. A mediados do século producíronse moitos cambios, que reformaron a organización da universidade, e que actualizaron o sistema de exames. esquerda|miniatura|319x319px| Vestíbulo do edificio universitario principal neorrenacentista Universitetshuset, deseñado polo arquitecto sueco Herman Teodor Holmgren e rematado no ano [[1887.]]
A transición á Nova Era (1877-1945)
As mulleres foron autorizadas a estudar na Universidade a partir da década de 1870. Non obstante, foi unha longa e ardua loita para que as mulleres que estudaban en Uppsala acadaran o mesmo recoñecemento nos seus estudos e na súa carreira académica. A primeira muller en Escandinavia en obter un doutoramento en investigación foi a historiadora Ellen Fries, que se graduou na Universidade de Uppsala en 1833.
Durante este período, a universidade albergou a moitos académicos destacados, algúns deles laureados co Premio Nobel. Alfred Nobel mesmo recibiu un doutoramento honoris causa pola universidade en 1893.
Expansión a finais do século XX
Este período caracterízase por unha serie de cambios que inclúen amplas reformas educativas e a ampliación radical do número de alumnos. Na década de 1950, a universidade posuía preto de 5000 estudantes, crecendo drasticamente nos próximos dez anos ata chegar aos 20000 estudantes en total. Nos anos 90 produciuse unha nova expansión, con máis de 30000 estudantes de grao en total matriculados na universidade.
Ao mesmo tempo, o financiamento externo tamén gañou terreo. O contacto intensivo co mundo circundante, tanto a nivel nacional como internacional, amplía o papel da universidade na comunidade académica global.
Campus
En canto á arquitectura, a Universidade de Uppsala tivo tradicionalmente unha forte presenza na zona que rodea a catedral da cidade, no lado oeste do río Fyris. A pesar do desenvolvemento de edificios máis modernos e de construcións afastadas do centro, o centro histórico da cidade segue dominado pola presenza da universidade.
Os edificios e a localización da universidade están listados a continuación. Algúns dos edificios históricos da Universidade no centro de Uppsala tiveron que cambiar xa que o seu estado histórico de protección imposibilita realizar as modificacións e reformas necesarias para o acceso para persoas con discapacidade. miniatura|250x250px| Xardín Botánico da Universidade de Uppsala Zona do Parque Universitario e da Catedral
Oeste de Uppsala Center
Outros situados no centro de Uppsala
A universidade nas clasificacións internacionais
A Universidade de Uppsala é considerada constantemente como unha das universidades máis prestixiosas de Europa e do país. A clasificación académica de universidades mundiais desenvolvida pola Universidade de Shanghai Jiao Tong sitúa a universidade no segundo nivel nacional, despois da universidade médica do Instituto Karolinska, ocupando o posto 66 a nivel mundial e o décimo oitavo continental.