Conhecendo um MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura)

Autores da matéria: Mariana de Souza Elysio e Igor Camilo

Os nossos olhos possuem uma habilidade impressionante: enxergar o mundo em três dimensões e cores, captar movimentos, perceber profundidade, adaptar-se a diferentes condições de luz, focar objetos em variadas distâncias e até reconhecer rostos. Porém, existem detalhes tão pequenos ao nosso redor que nem mesmo essa sofisticada “máquina natural” consegue detectar. É aí que entram os microscópios, ferramentas poderosas que nos permitem explorar esse mundo invisível, revelando estruturas e organismos minúsculos com alta precisão. Eles são amplamente usados em diversas áreas, como engenharia e medicina, abrindo portas para descobertas incríveis.

Os microscópios ópticos, os mais comuns, utilizam feixes de luz para examinar amostras. Já no século XX, avanços científicos possibilitaram a criação dos microscópios eletrônicos, que substituem a luz por feixes de elétrons, permitindo uma análise ainda mais detalhada. Nesta matéria, vamos explorar um tipo específico dessa tecnologia: a microscopia eletrônica de varredura, uma técnica usada principalmente para investigar a superfície de materiais com altíssima resolução.

Contexto histórico do surgimento do MEV

A jornada da microscopia começou no século XVII, com a invenção do microscópio óptico. Cientistas como Antonie van Leeuwenhoek utilizaram lentes de vidro para ampliar pequenos organismos e células, revelando um mundo invisível aos olhos humanos. Apesar de revolucionários para a época, esses microscópios tinham limitações significativas em aumento e resolução, não permitindo visualizar detalhes muito pequenos. Já na década de 1930, surgiu a ideia de usar feixes de elétrons no lugar de luz. Como os elétrons possuem um comprimento de onda muito menor, era possível detectar detalhes extremamente finos.

Em 1932, na Alemanha, Max Knoll e Ernst Ruska construíram o primeiro microscópio eletrônico de varredura (MEV). Décadas mais tarde, em 1986, Ruska foi laureado com o Prêmio Nobel de Física por suas contribuições. Nos anos 1960, o MEV começou a ser fabricado em larga escala, trazendo um diferencial em relação ao microscópio eletrônico de transmissão (MET). Enquanto o MET projeta uma imagem ao permitir que elétrons atravessem a amostra, o MEV funciona de maneira diferente: ele escaneia a superfície da amostra ponto a ponto, capturando sinais de cada área específica. Esses pontos formam linhas, e as linhas sucessivas geram uma imagem detalhada exibida no monitor, com uma incrível sensação de profundidade.

O MEV revolucionou a ciência, permitindo análises detalhadas da superfície de objetos e materiais. Ele revelou estruturas surpreendentes, como a topografia de folhas, insetos, protozoários, vírus, além de materiais como metais, cerâmicas e plásticos. Essa tecnologia transformou áreas como biologia, química e ciência dos materiais, ampliando as fronteiras do conhecimento com imagens em alta resolução.

Como funciona um MEV?

O microscópio eletrônico de varredura (MEV) é uma ferramenta poderosa que permite observar objetos muito pequenos com alta resolução. Observe a imagem e a descrição abaixo dos componentes do microscópio, para entender melhor como funciona esta máquina!

1. Fonte de elétrons: Em vez de usar luz como um microscópio comum, o MEV utiliza elétrons (veja aqui mais sobre o que é um elétron). A fonte gera um feixe de elétrons que será usado para iluminar a amostra;

2. Lentes eletromagnéticas: São como ímãs circulares que concentram o feixe de elétrons para “varrer” a amostra e, depois, um outro conjunto de lentes magnéticas expande esse sinal, dando origem a uma imagem ampliada e com boa resolução ;

3. Câmara de vácuo: O MEV opera em um ambiente de vácuo, o que significa que não há ar na câmara onde a amostra está localizada. Isso é importante porque os elétrons podem ser dispersados por moléculas de ar, prejudicando a qualidade da imagem;

4. Lentes objetivas: A objetiva ajusta o foco dos feixes de elétrons antes dos elétrons atingirem a amostra analisada

5. Amostra: A amostra precisa de um preparo especial. Muitas vezes,  é revestida com um material condutor para que os sinal dos elétrons possam ser melhor detectados;

6. Detector: A interação dos elétrons com a amostra gera um sinal que é  coletado por um detector. Este detector amplifica e converte os sinais elétricos gerados em imagens que podemos observar e analisar;

7. Monitor: A imagem gerada é exibida em um monitor, permitindo que os cientistas vejam detalhes incríveis da amostra

8. Controle de imagem: O microscópio tem botões de ajuste e software que ajudam a aperfeiçoar a imagem, como zoom e foco, para que os detalhes sejam bem claros.

Todos esses componentes trabalham juntos para permitir que os cientistas observem detalhes minúsculos, ajudando em pesquisas em biologia, materiais e muitas outras áreas!

Onde se usa um MEV?

1. Estudo de Células:

Os cientistas usam o MEV para observar células de plantas, animais e microrganismos. Isso ajuda a entender como as células são estruturadas e como elas funcionam;

2. Análise de Materiais:

O MEV é muito utilizado na engenharia para analisar a superfície de materiais, como metais, plásticos e cerâmicas. Isso ajuda a descobrir como esses materiais se comportam e a melhorar suas propriedades;

3. Pesquisas em Medicina:

Na medicina, o MEV é usado para estudar vírus, bactérias, protozoários, insetos vetores de doenças, dentre outros. Isso é importante para entender doenças e desenvolver vacinas e medicamentos;

4. Nanotecnologia:

O MEV permite que os cientistas vejam objetos em escala nanométrica, como nanopartículas. Isso é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias, como eletrônicos mais eficientes;

5. Paleontologia:

Paleontólogos usam o MEV para analisar fósseis. Ele ajuda a observar detalhes minúsculos em fósseis de plantas e animais, contribuindo para a compreensão da vida no passado;

6. Biologia Ambiental:

O MEV pode ser usado para estudar poluentes e microrganismos em ambientes naturais, como solos e águas. Isso ajuda a monitorar a saúde do meio ambiente;

7. Arqueologia:

Arqueólogos utilizam o MEV para examinar fragmentos de cerâmica, metais e outros materiais antigos. Isso ajuda a revelar detalhes sobre civilizações passadas.

Você sabia que o ECV tem um MEV em seu acervo?

O Microscópio Eletrônico de Varredura foi cedido pelo CENABIO-III, que executa as mais avançadas técnicas de imagem para estudos de sistemas biológicos, da molécula ao organismo inteiro (https://www.cenabiomicroscopia.com/) instalado no Espaço Ciência Viva. O MEV já vem sendo utilizado no espaço em alguns eventos de divulgação científica realizado mensalmente e intitulado “Sábado da Ciência” onde já foram realizadas oficinas sobre o funcionamento e as múltiplas utilizações possíveis relacionadas ao Microscópio Eletrônico de Varredura .

Bibliografia e fontes 

      Apostila de Microscopia eletrônica de Varredura da USP https://www.usp.br/nanobiodev/wp-content/uploads/MEV_Apostila.pdf 

      Resumos sobre microscopia eletrônica de varredura da UEL https://www.uel.br/cce/fisica/sefis/xisefis/arquivos/resumos/r35.pdf