I diversi tipi di microscopi
Dalla loro invenzione nel 1595 ad opera degli ottici olandesi Sacharias Jansen e Hans Lippershey, i microscopi sono diventati strumenti integrali e in continua evoluzione nell'analisi scientifica. Tutti i microscopi mirano a ingrandire l'immagine visiva di un bersaglio oltre i limiti dell'occhio nudo. Si differenziano per il mezzo usato per l'ingrandimento: luce, fascio di elettroni, onde sonore o tastatura fisica della superficie.
I fatti
Tutti i microscopi, eccetto quelli a sonda, ingrandiscono e generano un'immagine basandosi su diffrazione, riflessione e/o rifrazione di radiazioni elettromagnetiche o sonore. Il potere risolutivo è limitato dalla diffrazione della radiazione e dall'ambiente del campione.
Microscopia ottica
La microscopia ottica (o a luce) ingrandisce manipolando la radiazione elettromagnetica, tipicamente nello spettro visibile. Limitata a risolvere oggetti da 200 a 500 nanometri, è predominante in biologia per la capacità di monitorare e immaginare cellule vive. Il microscopio composto di Antoni van Leeuwenhoek fu il primo a visualizzare batteri nel 1676, guadagnandogli il titolo di "Padre della Microscopia". Varianti popolari: stereoscopico binoculare, a illuminazione in campo chiaro, a luce polarizzata, a contrasto di fase, a campo scuro e a fluorescenza.
Microscopia elettronica
I microscopi elettronici usano un fascio di elettroni per immaginare il campione. Il potere d'ingrandimento deriva dalla lunghezza d'onda del singolo elettrone, permettendo di risolvere oggetti fino a 0,05 nanometri. Il primo microscopio elettronico, a trasmissione (TEM), fu inventato da Ernst Ruska e Max Knoll nel 1931. Le forme più diffuse: TEM, SEM (a scansione) e STEM (a scansione e trasmissione).
Microscopia acustica
La microscopia acustica usa ultrasuoni a 5-400 MHz per immaginare campioni con risoluzione al micrometro. Come luce o elettroni, gli ultrasuoni penetrano il campione e vengono riflessi, rifratti o diffratti. Il primo microscopio acustico fu costruito nel 1959 da F. Dunn e W.J. Fry. Per la capacità di visualizzare caratteristiche interne in modo non distruttivo, sono usati nel controllo qualità e nella produzione di componenti elettronici.
Microscopia a sonda (probe microscopy)
Con risoluzione a livello atomico, i microscopi a sonda a scansione sono i più recenti e potenti. Usano una punta estremamente sottile (pochi atomi di larghezza) per toccare fisicamente la superficie del campione e mapparne la forma. La punta è attaccata a un cantilever che si muove in risposta alle caratteristiche superficiali. Un laser traccia i minimi cambiamenti di posizione del cantilever, e algoritmi ricostruiscono i dati in immagini visive. Il primo, un microscopio a effetto tunnel (STM), fu sviluppato nel 1981 da Gerd Bining e Heinrich Rohrer di IBM. Altri tipi: microscopio a forza atomica (AFM) e varianti specializzate dello STM.