Zastosowanie mikroskopii elektronowej

Zmysły człowieka – choć niewątpliwie bardzo przydatne i niezbędne w życiu – są również w pewnym stopniu ograniczone. Nie potrafimy na przykład wyczuwać zapachów tak dobrze jak niektóre zwierzęta (na przykład psy) czy dostrzegać małych przedmiotów z daleka. Podobnie jest zresztą ze słuchem czy dotykiem. Większość ludzi dysponuje wszystkimi podstawowymi zmysłami (wzrokiem, słuchem, dotykiem, węchem, smakiem, czasami wspomina się obok wspomnianych zmysłów również propriocepcję i zmysł równowagi), jednak w niektórych przypadkach nawet maksymalne wykorzystanie tych ostatnich ogranicza „pole widzenia” czy też „pole poznania” człowieka. Dwudziesty pierwszy wiek – ale także wieki wcześniejsze – duży nacisk kładzie na wykorzystywanie nowoczesnych urządzeń i maszyn w bardzo różnorodnych dziedzinach wiedzy. Wszystko po to, by zmniejszyć barierę pomiędzy człowiekiem a niepoznaną jeszcze wiedzą. W takich dziedzinach nauki jak medycyna, przyroda czy technika doskonale sprawdza się przestrzeń badawcza zwana mikroskopią elektronową. Jakie pojęcia wiążą się zatem z mikroskopią? Które narzędzia wykorzystywane są do przeprowadzanych obserwacji i doświadczeń? Jaki wpływ na różne dziedziny nauk ma wreszcie zastosowanie mikroskopii elektronowej w nauce i technice? Okazuje się, że odpowiedzi na te pytania są niezwykle ciekawe. 

Początki mikroskopii elektronowej w pigułce

Gdzie można upatrywać genezy wspomnianej nauki czy dziedziny? Przede wszystkim należy zaznaczyć, że pojęcie mikroskopii elektronowej wiąże się ściśle z narzędziem zwanym mikroskopem elektronowym. Pierwsze takie urządzenie powstało z kolei na początku lat trzydziestych ubiegłego stulecia. Konstruktorami pierwszego mikroskopu elektronowego – dokładnie w tysiąc dziewięćset trzydziestym pierwszym roku – byli berlińscy fizycy, Ernst Ruska i Maks Knoll. Warto zresztą zaznaczyć, że Ruska pięćdziesiąt pięć lat później otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Warto jednak zaznaczyć, że swój wkład w powstanie mikroskopu miały również inne osoby. Można powiedzieć, że podstawy fizyczne dziedziny jaką jest mikroskopia elektronowa wiele lat wcześniej (początek XX wieku) stworzyli między innymi Albert Einstein czy Louis de Broglie. 

Podstawowe działanie mikroskopu elektronowego

Zadaniem mikroskopu elektronowego jest przede wszystkim zwiększenie percepcji ludzkiego oka. Wspomniane urządzenie jest zatem pewnego rodzaju pośrednikiem pomiędzy człowiekiem (lekarzem, laborantem, badaczem) a obiektem badanym (minerał, komórki, substancje różnego pochodzenia). Dlaczego mikroskop elektronowy przydaje się ludziom bardziej niż na przykład znany o wiele dłużej mikroskop optyczny? Odpowiedź jest prosta. Mikroskop optyczny nie jest w stanie powiększyć obiektu tak bardzo, jak bez problemu zrobi to mikroskop elektronowy. Unikatowość i praktyczność mikroskopu elektronowego wiąże się z wykorzystaniem wiązki elektronów do obrazowania. Im większa będzie energia wykorzystanych elektronów, tym ich fala będzie krótsza. Innymi słowy oznacza to, że zwiększy się również rozdzielczość mikroskopu. Ta ostatnia może być z kolei tak duża, że za pomocą mikroskopu elektronowego jesteśmy dziś w stanie badać materię (czy też raczej jej strukturę) na poziomie atomowym. Tym samym, mikroskopia elektronowa znajduje swoje zastosowanie między innymi w medycynie, biologii czy fizyce i technice. Warto również wspomnieć, że obecnie wyróżnia się kilka typów mikroskopów elektronowych. Są to zatem: mikroskop transmisyjny, mikroskop skaningowy oraz mikroskop jonowy. 

Zastosowanie mikroskopu elektronowego w praktyce

Przy pomocy mikroskopu elektronowego możemy powiększać zarówno materię ożywioną, jak i materię nieożywioną. Dzięki takiemu podziałowi możemy wskazać kolejny – związany z dziedzinami wiedzy, w których stosuje się mikroskopię elektronową. W różnych branżach technicznych bada się zazwyczaj materię nieożywioną. Inaczej jest z kolei w dziedzinach przyrodniczych – tam procesom badawczym czy obserwacyjnym podlega głównie materia ożywiona. Mikroskopia elektronowa pozwoliła poznać człowiekowi między innymi budowę komórek ludzkich czy zwierzęcych. W technice mikroskop elektronowy pomaga poznawać strukturę różnych substancji, minerałów czy metali. Wydaje się, że największym szacunkiem mikroskop elektronowy cieszy się w medycynie. Możliwość obserwowania zarażonych czy chorych  tkanek pozwala niejednokrotnie przygotować antidotum lub lek na jakąś chorobę. Bez informacji dostarczanych przez mikroskopię, lekarze często poruszaliby się niczym dzieci we mgle – bez trafnej diagnozy, bez odpowiedniego leku, bez odpowiedzi. Na szczęście mikroskop elektronowy oraz jego praktyczne właściwości umożliwiają człowiekowi aktywne działanie w takich dziedzinach interdyscyplinarnych jak chociażby toksykologia czy farmakologia. Jeśli chodzi o zastosowanie mikroskopu w nauce i technice, możliwość dokładnego przestudiowania struktury określonego materiału pozwala producentom udoskonalać swoje produkty tak, by były one dla konsumentów bezpieczne, praktyczne, ekologiczne i przede wszystkim bardzo trwałe przez wiele kolejnych lat. 

Początki mikroskopii elektronowej sięgają lat trzydziestych dwudziestego wieku. Za około piętnaście lat pierwszy mikroskop elektronowy będzie obchodził swoje setne urodziny. Wydaje się, że przez wspomniane kilkadziesiąt lat mikroskopia elektronowa była wykorzystywana w niemal każdej dziedzinie nauki czy techniki. Mimo to, otaczający nas świat ciągle jest dla człowieka prawdziwą zagadką, chyba nie do rozwiązania. Być może za jakiś czas powstanie kolejne, jeszcze bardziej precyzyjne urządzenie zdolne badać i obserwować najmniejsze cząstki materiałów, organizmów czy minerałów. Wydaje się jednak, że na chwilę obecną mikroskop elektronowy sprawdza się w tym kontekście doskonale. Dostarcza naukowcom wiedzę, wykorzystywaną potem w bardzo ważnych dziedzinach naszego życia (medycyna, weterynaria, biologia). Chociażby z tego powodu warto wiedzieć co nieco o samej mikroskopii elektronowej.