Mikroskop Elektron Pemindai

Sebagian orang mungkin masih merasa asing jika mendengar namamikroskop elektron. Jenis mikroskop ini memang sporadis digunakan di sekolah dan hanya digunakan buat keperluan penelitian. Mikroskop ini ditemukan oleh ilmuwan dari universitas Berlin, yaitu Dr. Ernst Ruska dan Max Knoll pada tahun 1931. Karena inovasi mikroskop ini, pada 1986 Ruska dianugerahi nobel dalam bidang fisika.

Sebelum ditemukannya mikroskop elektron, global telah mengenal penggunaan mikroskop cahaya. Pada masa itu, mikroskop cahaya merupakan alat nan sangat canggih. Akan tetapi, dengan ditemukannya mikroskop jenis ini, penggunaan mikroskop cahaya semakin tergeser. Hal ini sebab mikroskop nan memanfaatkan energi elektron ini mampu melakukan pembesaran sampai dua juta kali pada objeknya.

Oleh sebab kecanggihan nan dimilikinya, mikroskop elektron sering dimanfaatkan dalam bidang penelitian atau industri. Misalnya, digunakan buat meneliti bentuk-bentuk sel hewan maupun tumbuhan, mempelajari struktur virus dan bakteri, serta mempelajari permukaan benda. Di bidang industri pengolahan bahan pangan, alat ini digunakan buat mengelompokkan jenis-jenis tepung.

Penemuan mikroskop elektron diawali dengan ditemukannya suatu kenyataan elektron pada 1920. Elektron akan memiliki karakter seperti cahaya jika gerakannya dipercepat dalam suatu ruangan hampa udara dan dalam kolom nan bersifat elektromagnetik.

Dengan panjang gelombang 100.000 kali lebih kecil dari cahaya, elektron akan menggunakan lebih banyak energi dibandingkan dengan cahaya. Oleh sebab itu penggunaanya akan lebih efisien jika dibandingkan dengan mikroskop cahaya.

Pada kenyataan tersebut juga ditemukan bahwa terdapat medan listrik dan medan magnet di sekitar elektron. Kedua medan ini memiliki peranan nan sama seperti lensa dan cermin pada mikroskop cahaya.

Dengan kata lain, pada mikroskop elektron pengontrolan pencahayaan serta penampilan gambar dilakukan oleh medan elektrostatik dan elektromagnetik. Hal inilah nan membuatnya memiliki kemampuan pembesaran objek nan sangat tinggi sehingga menghasilkan resolusi nan lebih baik.

Rancangan bentuk mikroskop pun akhirnya dibuat setelah melalui berbagai jenis penelitian. Model nan dipakai sama seperti model mikroskop pada umumnya, yaitu merupakan perkembangan dari rancangan Galileo Galilei. Model mikroskop rancangan Galileo ini sebenarnya meniru dari rancangan teropong Keppler. Perbedaannya dengan teropong ialah gambar nan dihasilkannya berupa gambar terbalik nan diperbesar.

Objek nan akan ditamati menggunakan mikroskop jenis ini harus ditempatkan di dalam ruangan hampa udara. Oleh sebab itu, alat ini awalnya hanya dapat digunakan buat mengamati objek tidak hidup. Di dalam ruang hampa ini, objek akan ditembakkan oleh sebuah sinar elektron nan panjang gelombangnya hanya 1/100.000. Dengan panjang gelombang sekecil ini, maka sinar elektron tak akan terlihat oleh mata sebab hanya berupa cahaya putih.

Sinar elektron nan ditembakkan akan dipantulkan kembali oleh objek nan diamati. Pantulan sinar akan ditangkap oleh benda semacam film negatif nan sifatnya sensitif terhadap elektron. Hasilnya, gambar objek akan tercetak seperti foto pada film tersebut. Dengan kemampuan pembesaran nan dimiliki, maka akan dihasilkan gambar film dengan resolusi nan cukup tinggi. Sehingga, pengamatan terhadap hasil citra dari mikroskop akan menjadi lebih akurat.

Mikroskop elektron transmisi atau biasa dikenal dengan sebutan TEM merupakan mikroskop nan cara kerjanya menyerupai cara kerja proyektor. Pada alat ini, elektron akan diteruskan (ditransmisikan) ke dalam objek nan diamati. Sedangkan pengamat bisa melihat hasilnya pada layar seperti pada slide proyektor. Awalnya mikroskop ini dibuat hanya dengan menggunakan dua medan magnet sebagai lensanya. Alat ini kemudian disempurnakan dengan penambahan lensa ketiga.

Saat didemonstrasikan pertama kali, alat ini mampu menghasilkan resolusi sampai 100 nanometer. Pada masa itu, nilai resolusi ini jauh lebih baik dibandingkan dengan penggunaan mikroskop cahaya. Kinerja alat ini pun semakin meningkat sampai bisa menghasilkan pembesaran hingga satu juta kali. Resolusi nan didapat pun mencapai 0,1 nanometer atau setara dengan satu angstrom. Oleh sebab itu, penggunaannya di bidang ilmu pengetahuan sangat berkembang pesat.

Akan tetapi, banyak pihak nan belum merasa terpuaskan dengan ditemukannya mikroskop elektron transmisi ini. Hal ini sebab objek nan diamati harus setipis mungkin. Faktor ini menjadi hambatan bagi sebagian peneliti nan memiliki objek nan tebal. Mereka tak bisa mengamati objeknya dengan menggunakan pelaksanaan kenyataan elektron ini. Maka dari itu, penelitian buat mengembangkan metode baru pada mikroskop jenis ini terus dilakukan.

Sebelum mengamati objek di bawah mikroskop transmisi, perlu dilakukan termin persiapan terhadap objek pengamatannya. Hal ini dilakukan agar pengamat dapat mengamati objeknya dengan baik. Langkah pertama yaitu melakukan fiksasi pada objek buat mematikan sel tanpa mengubah strukturnya. Langkah kedua yaitu membuat sayatan setipis mungkin pada objek agar mudah diamati. Sayatan nan terbentuk kemudian diwarnai buat membedakannya dengan lingkungan sekitar.

Mikroskop elektron pemindai (SEM) merupakan mikroskop nan cara kerjanya menggunakan teknik pemindai elektron. Sampai saat ini, tak diketahui penemu alat ini sesungguhnya. Terdapat dua ilmuwan asal Jerman nan telah mengklaim bahwa mikroskop ini ialah hasil temuannya. Pertama, yaitu Dr. Max Knoll nan telah memublikasikannya tahun 1935. Kedua, yaitu Dr. Manfred von Ardenne nan mengklaim telah meneliti kenyataan elektron ini tahun 1937.

Tidak ingin berlarut-larut dalam mencari siapa nan pertama kali menemukannya, pengembangan terhadap mikroskop elektron terus dilakukan. Akhirnya pada 1942, dibuat rancangan baru mikroskop oleh tiga orang ilmuwan asal Amerika, yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin, Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder. Bentuk rancangannya merupakan pengembangan dari rancangan aslinya. Mikroskop nan dibangun memiliki resolusi sampai 50 nanometer dengan pembesaran 8.000 kali.

Mikroskop SEM nan ada pada zaman modern saat ini memiliki resolusi hingga satu nanometer dengan pembesaran 400.000 kali. Mikroskop pemindai ini bekerja dengan cara memfokuskan sinar elektronnya pada permukaan objek nan diamati. Citra objek nan diperoleh merupakan frekuwensi dari kenyataan elektron pantul nan dideteksi pada permukaan objek. Hasil gambarannya kemudian ditampilkan pada layar monitor nan terbuat dari tabung sinar katoda.

Mikroskop pemindai ini banyak digunakan buat mengamati struktur permukaan sel dan jasad renik seperti bakteri dan virus. Termin awal buat menyiapkan objek pengamatan sama seperti pada TEM, yaitu melakukan fiksasi. Perbedaannya, objek nan diamati tak perlu dibuat ke dalam bentuk sayatan tipis. Oleh sebab itu, SEM bisa digunakan buat mengamati objek secara tiga dimensi. Setelah itu, dilakukan tahapan kehilangan cairan tubuh (menghilangkan molekul air) dan pewarnaan sehingga objek siap buat diamati.

Objek nan akan diamati dengan menggunakan mikroskop harus disiapkan dengan baik. Dengan begitu sampel nan terambil dari objek tersebut bisa memenuhi syarat pengamatan. Beberapa teknik nan digunakan di antaranya fiksasi, dehidrasi, pemotongan, dan pewarnaan. Tidak semua teknik ini bisa dilakukan buat pengamatan dengan menggunakan jenis mikroskop elektron nan berbeda.

Teknik pertama nan dilakukan yaitu fiksasi terhadap objek pengamatan. Metode ini dilakukan buat menyiapkan sampel agar tampak seperti keadaan sesungguhnya. Caranya yaitu dengan menambahkan glutaraldehida dan osmonium tetraoksida pada objek nan akan diamati. Selain itu, bisa dilakukan metode kriofiksasi yaitu teknik pembekuan dengan menggunakan nitrogen atau helium cair. Dengan menggunakan metode ini, air nan ada pada sampel akan membentuk kristal.

Teknik berikutnya nan dilakukan yaitu mengganti molekul air menggunakan pelarut organik. Selanjutnya, dilakukan pembelahan terhadap objek buat mendapatkan sayatan tipis. Sebelumnya, ke dalam objek dimasukkan resin buat memisahkan bagian tubuhnya. Mutilasi biasanya dilakukan dengan pisau bermata berlian agar terbentuk sayatan tipis sehingga sampel menjadi bersifat semi transparan terhadap elektron.

Teknik terakhir dalam penyiapan sampel yaitu teknik pewarnaan. Sampel biasanya diwarnai menggunakan logam berat seperti tungsten. Selain tungsten, unsur kimia lain nan bisa digunakan buat pewarnaan ialah uranium dan timah. Pewarnaan dilakukan agar elektron pada objek dapat terurai sehingga penampakannya menjadi paradoksal dengan struktur di sekelilingnya. Teknik ini dilakukan sebab beberapa objek biologi memiliki rona tubuh nan hampir transparan terhadap elektron.

Pada tahun-tahun terakhir, mikroskop nan dibuat berdasarkan kenyataan elektron ini tak hanya digunakan buat penelitian di laboratorium saja. Beberapa perusahaan mulai memasarkan alat ini buat umum. Iklan nan dibuatnya pun menarik perhatian konsumen sebab memperlihatkan citra objek hayati hasil pengamatan. Ada juga beberapa produsen nan menambahkan video pada mikroskop elektron ini sehingga perjalanan kehidupan objek tersebut bisa terekam.