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La Ciencia Teórica como semillero de los Adelantos Científicos
YA SE CUENTA CON EL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO EN EL CENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS DE YUCATÁN, MEXICO



por Ariadne GALLARDO FIGUEROA

(Ariadne GALLARDO FIGUEROA es Comunicadora Social y Reportera de Radio especializada en entrevistas sobre Ciencia y Tecnología)




La física se ha adentrado de manera puntual en diferentes aspectos de la vida, sobre todo cuando nos percatamos de la influencia que ha tenido en los desarrollos tecnológicos hoy en día, resulta necesario remontarnos al pasado, con afán de plantear una introducción al tema que abordaré para ustedes en esta ocasión.

Recordemos el principio físico de la teoría de la constante de Max Planck, quien en 1900 formuló un principio básico: “La energía asociada a la radiación electromagnética viene en pequeñas unidades indivisibles llamadas cuantos”

Avanzando en el desarrollo de esta teoría, descubrió una constante de naturaleza universal que se conoce ahora como la constante de Planck. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Se trata de una ley fundamental de la teoría cuántica, ya que con ella se describe la cuantificación de la radiación electromagnética.

De acuerdo a la ley de Max Planck, cada cuanto se asocia a un solo fotón. La magnitud E de los cuantos depende de la frecuencia f de la radiación según la fórmula: E = hf, que señala que la materia no puede ser modificada.

Es a partir de este principio que surge la inspiración de una de las herramientas más versátiles, cuyas aplicaciones logran adentrarnos a un universo fantástico y del cual les hablaremos ahora, precisamente a partir de una interesante entrevista:




Microscopio electrónico de barrido

Hace algunos días tuve la oportunidad de conocer el microscopio electrónico de barrido que se encuentra en el Centro de Investigaciones Científicas de Yucatán, un aparato sofisticado que debe estar a cierta temperatura y que requiere de técnicos especializados en equipos senoidales para poder mantenerlo en buen funcionamiento, me explicaron que sus entrañas se alimentan de tarjetas electrónicas a partir de los cuales se programan sus funciones y, me fue permitido apreciarlo en este centro de investigación, donde amablemente la encargada del equipo, Dra. María Goreti Campos, me mostró cada uno de sus componentes y posteriormente me instaló en el auditorio para detalladamente explicarme el proceso del MEB (microscopio electrónico de barrido).

Gracias a los adelantos de la física, aplicada a los microscopios electrónicos, se puede dar paso a una serie de actividades científicas que son de gran utilidad para ver partículas de sustancias de un tamaño nanométrico, para entender lo que esto significa diremos que ésta corresponde a la dimensión de las moléculas, donde un enlace típico entre dos átomos es de 0,15 nanómetros, lo cual equivale a la millonésima del milímetro.

¿Dra. María Goreti Campos puede explicarnos cómo da lectura un haz de electrones, para describir muestras de laboratorio en el MEB (microscopio electrónico de barrido)?

En el microscopio, dos partes son fundamentales, la columna y la cámara, para colocar las muestras, el emisor de electrones es un filamento que se calienta de acuerdo a las necesidades de la muestra y el cual emite un haz de electrones que viajan a través de la columna en un ambiente de alto vacío, hasta que choca contra la superficie de la muestra y crea una emisión de señales eléctricas que van a ser captadas por los diferentes detectores.

Vemos que hay dos vías receptoras, ¿puede decirnos para qué sirve cada una?

Exacto, el haz de electrones pasa por los detectores, ellos darán la lectura en diferente formato; hay un detector de electrones secundarios y otro de retrodispersados, ellos llevan la imagen al monitor, ésta no es otra cosa que energía convertida en datos e imagen, son energías transformadas, para ser visualizadas en las pantallas de la computadora.

Una de ellas proporciona espectros de los elementos contenidos en las muestras y, la otra nos muestra la superficie de la muestra explorada, sus asperezas y densidades, los cristales que contiene o los minerales que se encuentran en ella, según sea el caso.

El detector de EDS (electrons detector secondary) que hace el microanálisis químico requiere un tanque de nitrógeno liquido para su enfriamiento, mientras más tiempo se lea la muestra, el detector, hace una mejor interpretación analítica, puesto que cada vez que pasa por el elemento estudiado va captando las señales emitidas por él, de esta forma emite la lectura, que se compara con un patrón.


Aspecto integral del MEB con sus monitores de análisis

¿No hay modificación atómica o molecular de las muestras?

En absoluto, con el MEB se puede ver el contenido químico de las muestras. Es como incidir con láser una muestra orgánica que nos da la lectura de superficie y la distribución de elementos. El principio de este aparato esta basado en el principio físico de la teoría de la mecánica cuántica.

Por lo que entiendo no todo científico puede reconocer lo que se encuentra en una muestra, de no contar con antecedentes sobre sus elementos básicos y moleculares…

Ciertamente, la interpretación de la muestra, debe hacerse por un especialista, al igual que los datos del ultrasonido, debe ser un trabajo especializado, es tan pequeño lo que observamos, que no todo científico puede estar capacitado para entenderlo, para describir lo que vemos en el monitor, debe haber un seguimiento de la investigación, es necesario poder diferenciar los efectos superficiales ocasionados por la incidencia de los electrones, que provoca por ejemplo la deshidratación, la presencia de diferentes tipos de partículas como minerales, o cualquier otro elemento que no corresponda al contenido de la muestra, esta técnica por ejemplo se muchísimo en criminalística, precisamente en la PGR, en la capital mexicana fue el sitio donde yo conocí el primer MEB -señala la doctora en biología Goreti Campos- quien con detenimiento nos sigue indicando las bondades de este aparato especialísimo con tantas cualidades.

Este adelanto de la ciencia es de un valor incalculable sobre todo su uso en análisis morfológico y químico de partículas orgánicas o inorgánicas, cuyas características, ante la intervención de diferentes sustancias podrían modificarse, ya sea por corrosión o deshidratación y con ello hacer evaluaciones muy precisas para el desarrollo científico.

¿Algún otro tipo de aparato electrónico puede hacer transformaciones de datos a tan milimétrica escala?

Te diré que los hay de diferentes características, pero para resolver partículas de hasta 3 manómetros, nos encontramos con el que tenemos aquí en el CICY.

Por poner un ejemplo veamos; una micra, equivale a 10-6 metros, es decir la millonésima parte de un metro; nanómetro es 10-9, o sea mil millonésima de centímetro y un amstrong, equivale a 10-10 metros, que se traduce en 0.0000000001 o sea una mil millonésima parte de un metro. El nanometro equivale a 10 amstrongs, es una medida 10 veces más grande que el amstrong, cuando hablamos de la nanotecnología, estamos hablando de esos niveles de manipulación que antes no era posible imaginar.

En nuestro microscopio es posible ver partículas de hasta 3nm trabajando al alto vacío y podemos amplificar una imagen de estas hasta 300 mil veces.

Para poder hacer análisis químico, reconocer sus componentes, la forma como les afectan determinados compuestos a los organismos y con ello hacer una serie de evaluaciones y diagnósticos muy precisos, se emplea este equipo cuyo costo es de alrededor 3 millones de pesos, en la conversión actual serían 214 mil trescientos quince euros, o 261 mil ochocientos cuarenta y ocho dólares.

En el campo del estudio de los materiales, podemos hacer un contrasté atómico, ver la interrelación de los elementos, mecanismos de fractura, en acero o cerámicos, podemos ver pequeñas regiones que nos dan morfología de ruptura y contraste de elementos como minerales o vegetales.

En muestras biológicas podemos ver al detalle morfológico de una abeja, con características imperceptibles por un microscopio óptico, analizar por ejemplo sí algún elemento contaminante afecta su estructura, por dar un ejemplo.

Hay otros microscopios que pueden ver virus, como el microscopio electrónico de transmisión, que es la herramienta más adecuada, ya que el de barrido maneja escalas mayores -señala la investigadora- las nanopartículas pueden ser vistas a través de éste aparato, incluso en el microscopio de transmisión se pueden detectar átomos individuales de un elemento con respecto a la matriz en donde están localizados, aclaro, esto se logra con energía transmitida; el de barrido, no hace esto, sino que saca electrones de la muestra para transformarlos en datos. El Centro de investigaciones científicas de Yucatán, ha adquirido esta herramienta por medio del apoyo del CONACYT, dentro del programa de fortalecimiento a la infraestructura para el postgrado, este aparato cuyo costo es importante, prioriza el provecho que se abstendrá de él, puntualiza la responsable de tan sofisticada tecnología. A veces se consiguen herramienta e instrumentos sofisticados de alta tecnología por medio de convenios de otras instituciones, Este aparato es de inversión nacional cien por ciento, orgullosamente lo digo, puesto que cada vez los investigadores del país se preocupan más por que contemos con equipo vanguardista que avale nuestra labor científica.

¿Podría hablarnos un poco de su formación académica?

Yo me formé en la UNAM, en la facultad de ciencias en la carrera de biología y me especialicé en el área de taxonomía de plantas, hice dos postgrados, el último lo inicié en 1996 y concluí los estudios en el año 2000, precisamente para abordar el tema de mi especialidad el cual permite reconocer especies de plantas en cualquier sitio, a partir de una evaluación que muestre evidencia estructural, bioquímica y molecular.

Al regresar a Yucatán el CICY, donde llevó 17 años laborando me dieron la responsabilidad de su cuidado y la enseñanza para la promoción de su uso cotidiano, como herramienta de investigación.

Pocos investigadores tienen la facilidad de usar equipos como este pero creo que hay que aprovecharlo y promover entre los investigadores jóvenes su uso, con lo cual lograremos desarrollar el potencial que tiene para la investigación en el ámbito nacional e internacional.




Ariadne GALLARDO FIGUEROA
agalfi@yahoo.com

09 octubre 2004
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