Historia de los microscopios

Evolución de los microscopios ópticos

A finales del siglo XVII, el holandés Antoine van Leeuwenhoek creó un sencillo microscopio de lente única. De estructura similar a una lupa moderna, este novedoso invento se diferenciaba en que su aumento alcanzaba más de 200 veces. Este nuevo microscopio le permitió a Leeuwenhoek descubrir microorganismos y espermatozoides.

Por la misma época, el inglés Robert Hooke creó un microscopio compuesto que tenía dos lentes, la lente de objetivo y la ocular. Hooke observó el tejido del corcho y lo llamó células porque se parecía a las pequeñas células de un panal. Así acuñó el término biológico de célula.

En aquella época, la combinación de dos lentes afectaba negativamente a la precisión, en parte debido a la aberración de las lentes, lo que daba lugar a una resolución inferior a la de un microscopio simple.

En el siglo XIX, la resolución de los microscopios mejoró notablemente gracias a diversas medidas. La corrección de la aberración se llevó a cabo mediante el uso de mejores lentes o la combinación de lentes y contó con el apoyo de empresas alemanas como Zeiss y Leitz, que fueron las principales contribuyentes. El alemán Ernst Abbe realizó innovaciones teóricas y técnicas en materia de microscopía, y se puede decir que estableció el prototipo del microscopio óptico moderno.

En el siglo XX se inventaron varios métodos de observación. Tanto el microscopio de contraste de fase, introducido en la década de 1930, como el microscopio de contraste de interferencia diferencial, inventado en la década de 1950, contribuyeron al gran aumento de las muestras transparentes, como las células. El microscopio láser confocal, también inventado en la década de 1950, marcó el inicio de la observación con imágenes más claras. Los microscopios de fluorescencia evolucionaron junto con el desarrollo de los colorantes fluorescentes a principios del siglo XX.

A pesar de estas importantes mejoras en la microscopía, el investigador del siglo XIX George Airy descubrió un límite de resolución basado en la naturaleza de la luz. Poco después, Ernst Abbe introdujo el concepto de apertura numérica y demostró que las muestras microscópicas sólo se pueden resolver hasta 200 nm bajo la luz visible, independientemente del rendimiento de la lente, lo que supuso un nuevo reto para la observación con aumento.

Desarrollo de los microscopios electrónicos

Los rayos X y el electrón se descubrieron consecutivamente a finales del siglo XIX, y a finales de la década de 1920 se introdujo la teoría de las lentes electrónicas. El desarrollo de microscopios de mayor resolución a principios del siglo XX es el resultado de utilizar estos haces de longitud de onda corta como fuente de luz. El microscopio electrónico de transmisión (TEM) fue inventado por el alemán Ernst Ruska a principios de la década de 1930, y el primer TEM comercial fue desarrollado por Siemens en 1939. El desarrollo del microscopio electrónico de barrido (SEM) comenzó más o menos al mismo tiempo que el TEM. A continuación, el microscopio electrónico de transmisión por barrido (STEM), desarrollado por Manfred Ardenne a finales de los años 30, fue seguido por el desarrollo del prototipo del SEM moderno por Vladimir Zworykin a principios de los años 40. Sin embargo, el SEM de Zworykin tenía una baja resolución, por lo que el desarrollo del SEM continuó a través de proyectos en el laboratorio de Charles Oatley en la Universidad de Cambridge en la década de 1950, lo que llevó al primer SEM comercial producido por Cambridge Instruments en 1965.

Los microscopios electrónicos superaron las limitaciones de los microscopios ópticos y mejoraron drásticamente la resolución, de modo que es posible observar objetos tan diminutos como un átomo.

Además de las mejoras en la resolución, el microscopio electrónico sigue experimentando muchas mejoras. Una de ellas es el desarrollo del microscopio electrónico de barrido ambiental, que mantiene la cámara de muestras a bajo vacío para la observación de muestras que contienen humedad.