Przegląd materiałów do skaningowej mikroskopii elektronowej

Skaningowa mikroskopia elektronowa SEM (Scanning Electron Microscopy) to metoda umożliwiająca charakterystykę powierzchni, obszarów przypowierzchniowych, składu chemicznego i struktur materiałów o budowie nanostrukturalnej. Pozwala uzyskać wysokorozdzielcze i wyjątkowo ostre obrazy obiektów o rozmiarach w zakresie mikrometrów i nanometrów. Służy też do równoczesnej analizy niektórych własności fizykochemicznych obserwowanych próbek.

W metodzie tej znajdują zastosowanie różnorodne materiały organiczne i nieorganiczne. Przy standardowym obrazowaniu SEM próbki muszą przewodzić prąd elektryczny (co najmniej na powierzchni) i dodatkowo powinny być uziemione. Materiały metalowe i ich stopy należy stosownie przygotować poprzez czyszczenie i montaż na uchwycie.

Materiały nieorganiczne i organiczne w skaningowej mikroskopii elektronowej

Wykorzystywane są różne odczynniki do mikroskopii elektronowej. Podczas analizy materiałów nieorganicznych, które przewodzą prąd, niekiedy nie ma konieczności wcześniejszego przygotowania próbki do badania. Najczęściej próbki są polerowane i trawione podczas wstępnego oczyszczania, co pozwala uniknąć ewentualnych błędów.

Materiały organiczne badane w SEM przede wszystkim muszą być suche. Jeśli są one naturalnie pozbawione wody (np. suche kości, pióra, drewno), możliwe jest bezpośrednie obrazowanie. Natomiast wszelkie żywe komórki, tkanki czy organizmy muszą być poddane specjalnym zabiegom, które mają na celu ich utrwalenie i zabezpieczenie przed niszczącym działaniem wiązki elektronów. Utrwalanie najczęściej przeprowadzane jest poprzez namoczenie w odpowiednich rozpuszczalnikach organicznych, jak np. aldehyd glutarowy albo jego mieszance z formaldehydem, dzięki czemu dochodzi do utraty wody przez materiał. Dla uzyskania pH możliwie jak najbardziej zbliżonego do naturalnego dla badanej próbki, wykorzystywany jest odpowiedni preparat (np. buforu kakodylowy, fosforanowy, Tris/HCl, HEPES/HCl), w którym rozpuszcza się utrwalacz.

W kolejnym etapie niezbędne jest wypłukanie utrwalacza za pomocą użytego wcześniej buforu, czyli np. kakodylanu sodu, i wykonanie utrwalania wtórnego poprzez osmowania w czterotlenku osmu rozpuszczonym w buforze lub wodzie destylowanej. Następnie dokonuje się odwodnienia alkoholem lub acetonem. Próbkę zatapia się w żywicy epoksydowej lub akrylowej w celu ochrony przed uszkodzeniami mechanicznym. W końcu wykonuje się trymowanie próbki i umieszcza się ją w ultramikrometrze w celu pocięcia.

Uprzednio przygotowany materiał do skaningowej mikroskopii elektronowej może być przyklejony do uchwytu żywicą epoksydową lub napylany złotem i jego stopami.