Storia del Microscopio Elettronico

Cari Lettori,  eccoci giunti alla fine di questo percorso, un vero e proprio diario di bordo, frutto di una ricerca approfondita e multidisciplinare alla scoperta del microscopio elettronico , un viaggio alla scoperta della storia delle cose. Attraverso 28 step dedicati viene data una panoramica completa permettendo così di analizzare lo strumento a 360 gradi.  Partendo dall'etimologia della parola  microscopio  (dal greco: μικρόν "piccolo" e σκοπεύω "vedere") sappiamo che è comparso per la prima volta nel XVI secolo ed ha subito numerose modifiche, fino ad arrivare all'attuale  microscopio elettronico . Strumento di misurazione e d’osservazione basato sull'utilizzo di un fascio di elettroni, deve la sua invenzione  a E. Ruska e M. Knoll che ne svilupparono diverse applicazioni, basandosi sugli studi precedenti di  De Broglie  sul concetto di fotone, che assegnava anche alla luce proprietà ondulatorie materiali; s tudi che diedero vita ...

Con la seguente mappa concettuale, si vogliono riassumere e collegare fra loro dei concetti chiave riguardanti lo sviluppo del microscopio elettronico.

Le nanoformulazioni La nanoformulazioni sono formulazioni ottenute sfruttando approcci nanotecnologici; le dimensioni nm (10 -9 m) di queste formulazioni modificano il loro comportamento chimico-fisico e biologico, e quindi la farmacocinetica . Queste formulazioni possono essere viste solo con utilizzo di microscopio elettronico, dopo la produzione. Il concetto di nanomedicina è stato introdotto da Paul Ehrlich nel 1900. Un team di ricerca dell’ Università di Padova pubblica su «ACS Nano» un articolo in cui si spiega come nanoparticelle inorganiche a base di una lega di oro e ferro , due elementi biocompatibili e quindi particolarmente adatti per applicazioni in ambito biomedico , riescano a biodegradarsi spontaneamente negli organismi viventi, questo si sarebbe rivelato particolarmente efficace nella cura contro i tumori.

Memento (memoria del passato) Un badge di un corso passato, mi ricorda un momento vissuto e mi riporta ad un luogo e ad un tempo preciso del passato. Utensile  (fare del presente) La carta igienica , un prodotto che è sempre presente e utile nella vita di tutti i giorni, rappresenta un bisogno concreto e sempre attuale. Feticcio  (progetto del futuro) Il biglietto di un concerto , destinato ad un futuro prossimo, mi proietta in una condizione di attesa e aspettativa nell'immaginazione e programmazione di questo futuro.

  Come si può osservare dai grafici riportarti in precedenza, l'utilizzo del termine microscopio elettronico ha subito un significativo impennarsi negli ultimi anni, nonostante lo sviluppo tecnologico subito altrettanto dal microscopio ottico. C iò sottolinea come l'impiego di questo strumento non solo sia aumentato, ma che le prestazioni di esso sono nettamente superiori, o almeno, che il suo impiego sia sempre più diffuso. 

Sono vigenti molte normative e altrettanti standard legati all'impiego di questo strumento: IEC 61010-1: 2010 e  IEC 61010-2-101 (apparecchi elettronici da laboratorio) IEC 60601-1: 2005 + AMD1: 2012 + AMD2: 2020 CSV

Passaggi per l'utilizzo di un microscopio elettronico Il primo passaggio è necessario che il materiale da analizzare sia fissato, disidratato e ridotto in fettine sottili. Successivamente viene posizionato il campione su il vetrino e viene azionata la macchina. Infine gli elettroni che attraversano il campione e che continuano il loro percorso vengono concentrati e contribuiscono a formare un immagine su uno schermo fluorescente attraverso un monitor televisivo o impressi su una lastra fotografica. 

Asbestos Story Testi: Carlo Albonico, Disegni: Pierluigi Sangalli L' ARPA ha lanciato l'iniziativa di un fumetto che racconti il tema dell'amianto legato ai suoi usi e rischi  che aveva come finalità quella di evidenziare i siti nei quali è riscontrata la presenza di amianto, ovvero l’utilizzo di materiali che lo contengono, includendo nell’analisi i siti nei quali la presenza di amianto è dovuta a cause naturali.  In questo fumetto compare lo strumento preso in analisi, in quanto strumento indispesabile per la ricerca citata. 

 Evoluzione logo Siemens Siemens , prima azienda produttrice del microscopio elettronico nel 1939, e l'evoluzione del suo logo dal 1899 al 1991.

A: Azoto liquido B: Belton C: Charles H Bachman D: Diffrazione E: Ernst Ruska F: Freddo G: Germania H: Hillier James I: Ingrandimento L: Ladislaus Marton M: Medicina N: Nobel O: Onde magnetiche P: Punto focale Q: Quark R: Raffreddatore criogenico S: Siemens-Schuckertwerke T: Toronto U: Ugello V: Vuoto Z: Zincografia

La microscopia elettronica, considerata uno dei principali progressi scientifici del XX secolo, ha importanti applicazioni in molti campi della scienza, tra cui la biologia e medicinale.  È stato utilizzato per studiare metalli, virus, proteine ​​e molecole.  La Cina è stato il primo paese a rilasciare un francobollo raffigurante un microscopio elettronico nel 1966 .  Il Canada ha commemorato il primo Microscopio Elettronico del loro paese costruito in Canada presso l'Università di Toronto nel 1938 .  In Canada è stato il primo microscopio elettronico operativo e pratico al mondo. Francobollo Romeno raffigurante un microscopio elettronico.

Il  microscopio elettronico  brevettato da L. Marton ( brevetto US2220973 ) era tutt'altro che semplice da utilizzare. Per il funzionamento era necessaria un refrigerante, necessario per il congelamento dei campioni posti all'interno della camera a vuoto. Il dispositivo include una camera ausiliaria, collegata a una camera principale, attraverso un'apertura richiudibile. Questa disposizione rende pratico inserire un oggetto o un campione senza compromettere il vuoto della camera principale.                                  Il suo brevetto fu dovuto dalle esigenze contemporanee dello scienziato, Marton individuò e risolve un problema relativo alla struttura del microscopio prototipato inizialmente da Ruska e Knoll . Nella prima metà del XX secolo si era vista l'obsolescenza dei comuni microscopi ottici, non potendo garantire notevoli ingrandimenti e qualità delle imma...

Alcuni numeri rilevanti in relazione con il microscopio elettronico : 2 inventori 15,5  (mm) Distanza massima di lavoro Analitica (AWD) 200 (mm) Diametro minimo del campione inseribile in camera > 80 (mm) Massima Altezza massima del campione 124 (mm) Diametro massimo del campione totalmente osservabile  > 235 (Pa) Basso vuoto > 1350 (Pa) Pressione estesa massima ottenibile in camera  1931 Anno di invenzione del microscopio

Prendendo in esempio questi disegni tecnici possiamo osservare tutte le parti dello strumento analizzandolo e avere una vista complessiva del dispositivo.  Studiamo quindi l'anatomia del microscopio elettronico . Rappresentazione schematica di un TEM Schema generale di funzionamento di un SEM

Il microscopio elettronico essendo un prodotto esclusivamente dedicato a laboratori scientifici sofisticati e, quindi, non destinato ad un consumo di massa (anche per via delle sue dimensioni e del costo proibitivo), non ebbe tanta pubblicità. Tuttavia, il  microscopio ottico  (destinato ad un pubblico più vasto e meno costoso), vide numerose  promozioni pubblicitarie , destinate soprattutto agli amanti della scienza. Microscopio F. Koristka, Rivista "Nature", 1953 Immagine pubblicitaria datata nei primi anni del '900 e appartiene alla  Cook Microscopes .

Il riferimento al microscopio elettronico che viene fatto da Leonard nell'episodio 6 della 9° stagione di The Big Bang Theory ci lascia intendere come questo strumento solo sia parte dell'immaginario collettivo dell'attrezzatura scientifica, ma anche che esso rappresenti un solido componente all'interno dell'insieme di macchinari ancora in uso tutt'oggi.  Anche altri film come Spiderman e Jurassic Park mostrano scene dove viene utilizzato lo strumento preso in analisi.

Tra i primi produttori del microscopio elettronico fu costruito nel 1938 presso l' Università di Toronto , Canada. Nel 1939 la SIEMENS produsse il primo modello "commerciale" di un microscopio elettronico a trasmissione (TEM).  La Siemens fu fondata nel 1987 come  società di ingegneria elettrica e meccanica  tedesca.   Attualmente le più importanti costruttori del microscopio elettronico troviamo: ZEISS, LEICA,  OLYMPUS, NIKON, etc.

L'obiettivo di questo post è quello di comporre una breve bibliografia dello strumento in esame, un esempio di bibliografie del microscopio elettronico potrebbe essere: (Volumi della biblioteca del museo regionale di scienze naturali, Piemonte) Saggi:    Gino TAROZZI ,   Gli strumenti nella storia e nella filosofia della scienza,  Bologna: Istituto per i beni artistici culturali naturali della Regione Emilia-Romagna, 1983.  Regione Piemonte, Assessorato ai beni culturali e ambientali,  Strumenti ritrovati: materiali della ricerca scientifica in Piemonte tra Settecento e Ottocento,  Torino: 1991.  L. MANDL, J.B. Baillière,  Traité pratique du microscope et de son emploi dans l'étude des corps organisés , Paris - Londres: 1839. Articolo scientifico:  A. Colaianni,  Viaggio nell’infinitamente piccolo: il microscopio elettronico a scansione, in "Saperescienza.it", 9 novembre 2015 (Elisabetta Intini, 2016): Elisabetta INTINI,  Le pr...

Grazie all'invenzione della lente elettromagnetica sviluppata da Hans Busch nel 1926, l' invenzione del microscopio elettronico viene affidata al tedesco  Ernst Ruska  e all' ingegnere elettronico  Max Knoll  nel 1931. Nel 1937 Ernst Ruska e di Bodo von Borries e Helmut Ruska , svilupparono applicazioni del microscopio elettronico, specialmente su campioni biologici.  Nello stesso anno, Manfred von Ardenne  sperimentò il microscopio elettronico a scansione. Solo nel 1938 presso l'Università di Toronto, Eli Franklin Burton e gli studenti Cecil Hall , James Hillier e Albert Prebus , costruirono il primo pratico microscopio elettronico.