Hacia un revolucionario método de microscopía electrónica ultraveloz y de alta resolución

Un hallazgo abre las puertas al desarrollo de un sistema revolucionario de microscopía electrónica capaz de captar imágenes ultraveloces de alta resolución y en tiempo real.

La microscopía electrónica, la cual utiliza electrones para crear una imagen de una muestra o molécula biológica, revolucionó la ciencia al mostrarnos la estructura a escala micrométrica y nanométrica. Pero resulta demasiado lenta para mostrar procesos dinámicos críticos, como por ejemplo el plegado de una molécula de proteína, el cual requiere una resolución temporal del orden de los picosegundos (billonésimas de segundo).

Un equipo de expertos de la Universidad de Melbourne en Australia, y el Centro de Excelencia para la Ciencia de Rayos X Coherentes, dependiente del Consejo Australiano de Investigación Científica, ha hecho un descubrimiento que puede constituir el primer paso para hacer realidad la microscopía electrónica ultraveloz y de alta resolución.

La captación de imágenes a este nivel es como hacer una "película molecular" mediante sucesivos fotogramas. La "temperatura" de los electrones determina cuán nítidas pueden ser las imágenes, mientras que la duración del pulso o "chorro" de electrones tiene un efecto similar para la velocidad del obturador o tiempo de exposición (siguiendo el símil de una cámara fotográfica convencional). Robert Scholten y sus colegas han demostrado un modo de producir pulsos muy breves de electrones generados a partir de átomos enfriados mediante láser, lo que permite tener simultáneamente una velocidad muy rápida del "obturador" con una temperatura muy baja (gran nitidez de imagen).


Como si se tratase de registrar fotogramas de una película de alta velocidad, el nuevo concepto de microscopía electrónica depende también de la nitidez del "enfoque" y de una "velocidad del obturador", representada ésta última en la imagen de manera solo simbólica, con la forma del conjunto de electrones ultraveloces. Esa forma emula a la del obturador de una cámara, invocando así dicha idea. (Imagen: Andrew McCulloch)

El concepto de enfriamiento por láser puede sonar inverosímil, por cuanto un rayo láser tiende a calentar todo aquello que toca, no a enfriarlo. Sin embargo, a escala atómica, es factible empujar moléculas del modo deseado utilizando impactos leves producidos por una corriente constante de fotones (partículas de luz), emitidas por un láser. Usando haces láser para, por ejemplo, golpear las moléculas desde direcciones opuestas, se puede reducir la velocidad de sus movimientos. Las técnicas láser de este tipo son conocidas como enfriamiento por láser, porque la temperatura es una medida directa de las velocidades del movimiento de un grupo de moléculas. En ese sentido, reducir los movimientos de las moléculas hasta por ejemplo dejarlas casi inmóviles es equivalente a bajar sus temperaturas hasta casi el Cero Absoluto.

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