Johdatus molekyylirakenteiden tarkkailuun optisilla mikroskoopeilla
Molekyylirakennetta voidaan tarkkailla elektronimikroskoopilla, jonka suurennus on nyt jopa 15 miljoonaa kertaa.
1970-luvulla transmissioelektronimikroskooppi oli suosittu mikroskoopin tyyppi, jonka resoluutio oli noin 0,3 nanometriä, kun taas ihmisen resoluutio oli noin 0,1 millimetriä, mikä oli elektronimikroskopian kehityksen alkutila.
Vuonna 1931 saksalainen tiedemies muokkasi korkeajännitteistä oskilloskooppia yhdistämällä kylmäkatodipurkauselektronilähteen ja linssin, jossa on kolme elektronia. Muutoksen jälkeen hän havaitsi, että oskilloskooppi pystyi suurentamaan esineitä useita kertoja. Siten hän keksi transmissioelektronimikroskoopin, ja korkeajännitteisen oskilloskoopin keksintö vahvisti elektronimikroskoopin suurentavan toiminnon maailmalle.
1900-luvun alussa amerikkalaiset tutkijat tekivät uusia läpimurtoja elektronimikroskooppien resoluution tutkimuksessa, joka saavutti nopeasti nykyaikaisen tason. Tällä hetkellä myös elektronimikroskoopit kehittyivät nopeasti Kiinassa.
Nykyään elektronimikroskooppien suurennus voi olla 15 miljoonaa kertaa, kun taas optisten mikroskooppien suurennus on vain 2000-kertainen. Tämä on myös ero elektronimikroskooppien ja optisten mikroskooppien välillä. Siksi voimme suoraan tarkkailla metallien atomiolosuhteita ja puolijohteiden atomien siistiä järjestelyä elektronimikroskoopeilla.
Elektronimikroskooppien resoluutio on edelleen paljon parempi kuin optisten mikroskooppien. Optisten mikroskooppien suuri suurennus on noin 2000-kertainen, kun taas nykyaikaisissa elektronimikroskoopeissa on yli 3 miljoonan suurennus. Siksi elektronimikroskoopeilla on mahdollista suoraan tarkkailla tiettyjen raskasmetalliatomien ja -kiteiden siististi järjestettyä atomihilaa (huomaa, että vain järjestely näkyy, eikä atomirakennetta ja molekyylitasoa voida nähdä selvästi elektronimikroskoopeilla. Mikroskoopilla voidaan nähdä eri konfiguraatioiden molekyylien kidemuoto)
Tällä hetkellä mikroskoopit eivät periaatteessa pysty näkemään molekyylejä selvästi, ei siksi, että suurennus olisi riittämätön, vaan koska optisten mikroskooppien resoluutiota ei voida saavuttaa. Nykyinen korkearesoluutioinen STORM on noin 20 nm, mikä tarkoittaa, että kaksi yli 20 nanometrin päässä toisistaan erotettua pistettä näkyy selvästi, kun taas alle 20 nanometrin pisteet näkyvät klusterina.
