Domů     Mikroskop: Přístroj, bez kterého se věda neobejde!
Mikroskop: Přístroj, bez kterého se věda neobejde!
11.1.2018

Lidské oko je skvělý orgán na vnímání světa kolem nás. Ovšem i ono má své meze, evoluce nám dala do vínku to, že některé věci prostě nespatříme. Táž evoluce však člověku darovala mozek, který dokáže neskutečné zázraky.

Aby člověk dohlédl ke hvězdám, vynalezl dalekohled. A aby mohl zkoumat věci nepatrné, pouhým okem neviditelné, na to si stvořil mikroskop.

Zdravé lidské oko umí rozlišit ve vzdálenosti pětadvaceti centimetrů od oka dva body, vzdálené od sebe čtvrtinu milimetru. Menší objekty jsou už pod naši rozlišovací schopnost. Je jasné, že první drobnohledy nebyly nijak složité.

Podle některých zdrojů první drobnohled sestavil v roce 1590 v Holandsku Zacharias Jansen. V roce 1610 se na základě Jansenovy konstrukce stejným problémem zabýval i proslulý Galileo Galilei.

Jeden z jednoduchých mikroskopů sestavil v roce 1676 holandský obchodník a vědec Anton van Leeuwenhoek, jehož práce patřily k vrcholům mikroskopického pozorování 17. století.

Významné bylo dílo Roberta Hooka Micrographia, v němž popsal v roce 1665 konstrukci mikroskopu s odděleným objektivem, okulárem a osvětlovacím zařízením. Jako první zahájila výrobu mikroskopů firma Carl Zeiss v roce 1847.

Mikroskop je pomocníkem především v přírodovědných a technických oborech.
Mikroskop je pomocníkem především v přírodovědných a technických oborech.

Elektronový mikroskop je vlastně obdobou optického mikroskopu, kde jsou fotony nahrazeny elektrony a optické čočky elektromagnetickými čočkami, což je v podstatě vhodně tvarované magnetické pole. Jeho vynálezcem byl německý vědec Ernst Ruska.

Na jakém principu elektronová mikroskopie vlastně pracuje? Místo světelných paprsků jsou zde využity svazy urychlených elektronů. Vlnová délka tohoto svazku je přitom výrazně nižší než vlnová délka klasického světla.

Zdrojem proudu elektronů je kovová katoda, která po rozžhavení vysílá elektrony urychlované elektrickým polem o napětí 50 – 200kV. Zrychlený, usměrněný proud elektronů „proběhne“ vakuem (vzduch by ho pochopitelně brzdil) a vzorkem, který chce badatel zkoumat.

Vzorek je samozřejmě tvořen molekulami a atomy, a část elektronů ze svazku se od něj odrazí. Magnetová čočka je pak znovu soustředí k sobě a tím se vytvoří cosi na způsob stínového obrazu.

K jeho zviditelnění se u zdokonalených typů elektronových mikroskopů využívá stejného principu, na jehož základě vzniká obraz na monitoru počítače.

Elektronový mikroskop našel využití v mnoha oborech lidské činnosti. V automobilovém průmyslu se využívá například při zkoumání kvality karoserií. Ale nejen tam. Velice vhodný je při testech přísad do paliv a maziv.

Zde se skutečně jedná o každou molekulu a zkoumání různých vrstev by bez pomoci elektronového mikroskopu nebylo možné.

Aby bylo mazivo opravdu funkční, je nutné, aby se pomocí přísady vytvořil jakýsi tenký koberec, ke kterému se uhlovodíkové mazivo pevně naváže.

Tato vrstva se na svém místě udrží i v případě, že vrstva oleje se setře a její „tloušťka“ se měří právě elektronovým mikroskopem.

Co jiného lze zjistit pomocí drobnohledu na této vrstvě? Třeba to, že ji tvoří molekuly o osmi až patnácti atomů uhlíku. Není to mnoho, ale kupodivu, tato vrstva je velmi odolná. Tyto molekuly pronikají do nepatrných trhlinek na kovovém povrchu.

Při použití správné přísady nedochází k chemickému působení látky na kov. To v praxi znamená, že když se po nějaké době vrstva přece jen setře, kov se nijak nezmění a zůstává v původním stavu.

Při testech byla vzniklá vrstva změřena pomocnou metodou galvanického nánosu niklu. Na klikový hřídel byla nanesena přísada a poté byl příčně rozřezán a zkoumán elektronovým mikroskopem. Vyvolané fotografii jasně prokázaly existenci ochranné vrstvy.

Elektromagnetická čočka je v podstatě cívka, která vytváří vhodně tvarované magnetické pole.
Elektromagnetická čočka je v podstatě cívka, která vytváří vhodně tvarované magnetické pole.

Člověk je tvor zvídavý a s oblibou zkoumá věci kolem sebe.

Elektronová mikroskopie vedla k vytvoření revolučního skenovacího tunelového mikroskopu, který vznikl ve švýcarských laboratořích společnosti IBM. Díky němu lze zkoumat povrch hmoty, jehož rozměr nepřesahuje jeden nanometr. Využití se nabízí samo: nanotechnologie nebo třeba konstrukce polovodičů.

Ostatně, už v roce 1959 vyslovil americký fyzik a pozdější laureát Nobelovy ceny Richard Feynman svou vizi budoucnosti:

„Veškeré informace, které člověk pečlivě shromáždil ve všech knihách světa, mohou být zapsány na krychličku o hraně jen asi 0,1 milimetru.“ Tehdy se mu možná leckdo smál, ale v současnosti se jeho slova již tak nereálná nezdají.

Nanotechnologie dobývají svět, ovšem nelze zapomínat na to, že bez elektronového mikroskopu by si lidstvo o nanotechnologiích mohlo nechat jen zdát.

Elektronový mikroskop nachází využití i v oblastech, kde by to možná ne každý čekal. Například v kriminalistice. Při výstřelu z pistole na rukou střelce ulpí povýstřelová zplodina.

Dříve by ji nebylo možné najít, elektronový mikroskop ji však bezpečně odhalí a s ním i možného pachatele, kterého nezachrání ani to, když si ruce bude poté mýt třeba dvě hodiny. Nebo jiný příklad.

Policisté mohou pomocí elektronového mikroskopu zjistit, zda v době nehody reflektory automobilu svítily či nikoliv. Mikroskop totiž odhalí i natavenou částečku skla ve vlákně žárovky.

Bourec morušový pod elektronovým mikroskopem.
Bourec morušový pod elektronovým mikroskopem.

Elektronový mikroskop samozřejmě využívají i biologové. Němečtí a švýcarští vědci díky němu zjistili, co pavoukům umožňuje udržet se vzhůru nohama na stropě.

Posvítili si mikroskopem na skákavku a objevili, že tento druh pavouka má na sobě ohromné množství miniaturních chloupků, které by udržely i 173násobek její váhy.

Z výsledků tohoto výzkumu se mohou vyvinout nové vysoce přilnavé technologie, aniž by bylo nutné použít lepidlo.

Nejčerstvějším případem, kdy jim biologům jejich práci elektronový mikroskop pomohl, byl výzkum brouka řádu Cyphochilus, který žije v jihovýchodní Asii. Tento brouk se pyšní nejbělejší bílou barvou na světě.

Žije totiž na houbách a proto je pro něj toto zbarvení nejvhodnější. Vědcům dlouho vrtalo hlavou, co tato bělost způsobuje. Rozřešení této záhady neposkytl nikdo jiný než elektronový mikroskop.

Krovky brouka tvoří šupinky nahodilé struktury, jež jsou desetkrát tenčí než lidský vlas, tedy pět milióntin milimetru.

Tato nepravidelná vnitřní struktura a prostory mezi jednotlivými částicemi, které tvoří šupiny, způsobují, že se světelné vlny rozptylují do všech směrů. Že je to jen výstřelek potřeštěných vědců? Nikoliv.

Pokud by se totiž lidem podařilo schopnost brouka napodobit, šlo by třeba vyrábět za nižších nákladů účinnější krycí barvy, jejichž množství by ve srovnání s nynějšími pokrylo dvojnásobnou plochu.

Larva komára.
Larva komára.

Současný elektronový mikroskop se svým principem ani příliš neliší od svého dědečka, který vznikl před padesáti lety. Ale každá jeho součástka prodělala bouřlivý vývoj. Zdroj elektronů používá stále častěji autoemisní katodu místo termoemisní.

Jejich vývoj však stále trvá. Současný prozařovací elektronový mikroskop se používá především ve dvou dosti rozdílných aplikačních směrech: v materiálovém výzkumu a ve studiu biologických objektů. Elektronovému mikroskopu ještě zdaleka neodzvonilo.

V současnosti tento přístroj jednoduše nemá konkurenci při studiu molekulární případně atomární struktury biologických i neživých objektů. A nejen to, řada technologických pracovišť pracuje na jeho zdokonalení.

Současně je pravděpodobné, že by mohlo být nalezeno řešení elektronového mikroskopu, vyhovujícího studiu biologických struktur, zejména výrazným snížením energie elektronů. V každém případě není možné považovat vývoj elektronového mikroskopu za ukončený.

Je samozřejmě nesnadné odhadnout, jak bude elektronový mikroskop v budoucnu vypadat a kdy jeho zdokonalené verze využijí vědci a technologové v praxi. Podle odborníků, kteří se daným problémem zabývají, by však k tomu mělo dojít v řádech roků.

Foto: NetDoctor, unr, quora, Hitachi
Související články
Věda a technika
Od šarlatánství k vědě: Těžké začátky meteorologie
Meteorologie v polovině 19. století prošla významnou proměnou. Stala se organizovanou veřejnou službou, ovlivňující chod celého státu, od zemědělství po veřejnou bezpečnost. Jedinou její chybičkou bylo, že se na předpovědi nedalo vůbec spoléhat. To se mělo změnit až s příchodem první světové války. Po Velké Británii zahájily činnost národní meteorologické služby také v dalších státech světa a […]
Věda a technika
Není akné jako akné: Zpozorněte zejména v létě
Kromě běžného akné, které se vyskytuje především v době puberty v důsledku prudkých hormonálních změn, existuje však též takzvané kosmetické akné, které vzniká v důsledku používání některých mastných krémů. Často se tak děje ve snaze zamaskovat již vzniklé vřídky. Stejně tak, jako některé kosmetické prostředky mohou situaci s akné zhoršit, existují pak samozřejmě i takové, […]
Věda a technika
6 nejbizarnějších vozidel
Kabina, sedačky, volant a nejčastěji 4 kola. Auta či vozidla však nemusejí vypadat vždy takto! Jaké nejbláznivější nápady vznikly v hlavách designérů a techniků, ale nakonec se neujaly? 1/ Přidat kola! OctoAuto (1911) Na počátku 20. století jsou silnice samá díra. Auto se špatně ovládá a kola dostávají zabrat! „Čtyři jsou málo,“ domnívá se americký […]
Věda a technika
Zázračné helium: Proč nám mění hlas?
Zatmění Slunce roku 1868. Událost, kterou si nemůže žádný hvězdář nechat ujít. Francouzský astronom Pierre Janssen (1824–1907) není výjimkou. Jako první si všimne žluté spektrální linie. Neznámý prvek dostane jméno po bohu Slunce, Héliovi. Potrvá ještě 27 let, než skotský chemik William Ramsay (1852–1916) izoluje plynné helium na Zemi. Dost by se podivil, jak se […]
reklama
zajímavosti
Jak Austrálie prohrála válku s ptáky emu
Ve 30. letech minulého století vytáhla australská armáda proti nečekanému nepříteli. Tím byli ptáci emu, kteří spásali farmářům obilí. Výsledek? Emuové vyhráli a pověst vlády utrpěla zdrcující porážku. Jak se kuriózní příběh odehrál? Skupina tří vojáků pod velením majora Mereditha, jeden dokumentarista, dva lehké kulomety Lewis, deset tisíc nábojů a několik nákladních aut. Tuto sílu vyslal […]
Čokoládové vrchy: Může za filipínské kopečky legendární obr?
Krátce po osmé hodině ranní se začne země nebezpečně chvět. Intenzita sílí a jde o život. Zemětřesení sice trvá jen několik desítek vteřin, mrtví se však počítají na stovky. Škody objevují také ochránci nedalekého parku. K zemi se poroučí jeden z vápencových kopců. Provincie Bohol se řadí mezi desátý největší ostrov Filipín. Zapomenutý kraj se pyšní nádhernou […]
10 pivních podivuhodností, které (možná) nevíte
Říká se, že vláda, která zlevní pivo, nemůže padnout. Politiku ale dnes nechme ležet ladem. Padat budou jen rekordy, a to ty s pořádnou bílou pěnou.   Nejsilnější pivo? V Brewmeister Armageddon (65%)! O titul nejsilnějšího piva se vede skutečná přetahovací bitva, vyšperkovaná navíc velice originálními názvy finálního výrobku. Jen tak pro zajímavost je mezi […]
Vůz Klementa Gottwalda se musel prodlužoval kvůli tlusté první dámě
Luxus na kolech miluje i Klement Gottwald. Po nástupu do úřadu usedá do vozů značky Daimler, které na Pražském hradě zůstaly po Edvardu Benešovi. Jenže jako správný komunista je Klement Gottwald (1896‒1953) považuje za buržoazní vymoženost. Nepřipadá v úvahu, aby v nich reprezentoval socialistické zítřky. Chová se jako stín Josifa Vissarionoviče Stalina (1878‒1953). Je tedy […]
svět zločinu
Osud Kevina Spacey a jejho šance na očištění
Na začátku letošního dubna se právník filmového producenta Harveyho Weinsteina odvolává proti odsouzení svého klienta. Ne, to není žádný apríl. Soudci prý závažně pochybili a upřeli nejviditelnější tváři celosvětové kauzy MeToo právo na spravedlivý proces.   Dle mnohých předem prohranou „válku“ se producent snaží zvrátit drobnými vítěznými bitvami. Jeho pověst už je ale dávno zničená. […]
Woody Allen: Stín obvinění ze zneužití v životě slavného režiséra
Woody Allen, uznávaný hollywoodský režisér a scenárista, čelí vážným obviněním z obtěžování a zneužití své adoptivní dcery Dylan. Přestože byl v roce 1993 zproštěn obvinění po vyšetřování, která nenašla dostatek důkazů pro trestní stíhání, v průběhu let se kauza znovu a znovu otevírala. Allenova dřívější aféra se Soon-Yi, také adoptivní dcerou jeho bývalé partnerky Mii […]
Robert Downey Jr.: Rok a půl v base a hollywoodský splněný sen
Příběh Roberta Downeyho Jr. je dokonalým příkladem toho, jak se z temnoty může vzejít k světlu. Jeho boj s drogovou závislostí nebyl snadný, ale nakonec se stal jednou z největších hvězd Hollywoodu. Robert Downey Jr. je dnes známým jménem v Hollywoodu, ale jeho cesta k úspěchu byla plná peripetií a bojů s drogovou závislostí. Přestože […]
Bill Cosby: Propuštění z vězení po procesních chybách
Bill Cosby, někdejší hvězda americké televize, byl v červenci 2021 propuštěn z vězení kvůli procesním chybám, které vedly k jeho odsouzení v roce 2018 za sexuální napadení. Tento krok vyvolal šok mezi více než šedesáti ženami, které ho obvinily ze sexuálního obtěžování. Přestože byl Cosby odsouzen za zdrogování a znásilnění Andrey Constandové, verdikt byl zrušen, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
500 let staré kostry batolat z Incké říše nesou stopy po prodělání neštovic
21stoleti.cz
500 let staré kostry batolat z Incké říše nesou stopy po prodělání neštovic
Pravé neštovice, zavlečené do Ameriky kolonialisty, vedly do roku 1620 ke ztrátě 70 % původní incké populace. Vzhledem k tomu, že historické informace z prvních let kolonizace jsou kusé, sehrávají arc
Africká fialka je skromná kráska
panidomu.cz
Africká fialka je skromná kráska
A přitom dokáže přinášet radost po převážnou část roku. Existuje spousta druhů, takže si vybere každý. A nebo si můžete na okně vytvořit celou sbírku. Když se o ni budete jen trochu starat, budou vás její květy těšit celá léta. Kde se vzala? Květina pochází z Tanzánie, kde ji v roce 1892 objevil baron Walter
Dala Hybnerová lásce druhou šanci?
nasehvezdy.cz
Dala Hybnerová lásce druhou šanci?
V seriálu Ulice hrají už několik let manžele. Málokdo ale ví, že spolu Vanda Hybnerová (55) a Jiří Štrébl (65) žili v minulosti i doopravdy. Navíc se k sobě prý nedávno vrátili! Jakmile se v nekonečn
Králův domeček: Fridrich II. manželku do Sanssouci nepouštěl
epochalnisvet.cz
Králův domeček: Fridrich II. manželku do Sanssouci nepouštěl
Fridrich II. zuřivě čmárá cosi na papír a von Knobelsdorff je bledý jako stěna. „Výsosti, to je prevence proti vlhkosti!“ osmělí se namítnout. „Žádné patro, žádné schody,“ rozčílí se král. Uznávaný architekt dostane výpověď.   S rokem 1740 a smrtí svého despotického otce se Fridrich II. (1712–1786) stává pruským králem, a hlavně svým pánem. Dává
Šokující případ z Texasu: Je manželský pár pronásledován mimozemšťany?
enigmaplus.cz
Šokující případ z Texasu: Je manželský pár pronásledován mimozemšťany?
Z celého světa přicházejí zprávy o únosech do UFO. Nad některými z nich přitom zůstává rozum stát. Například manželé Clayton a Donna Leeovi z Texasu tvrdí, že je mimozemšťané unášejí opakovaně. Proč s
Špenátová pomazánka s hráškem
tisicereceptu.cz
Špenátová pomazánka s hráškem
Zelená barva navozuje příjemné a optimistické pocity. Užijte si ji i na talíři v podobě zdravé a chutné pomazánky. Potřebujete 150 g čerstvého baby špenátu 1 malou konzervu hrášku 100 g tvaroh
Jak ztratit a znovu najít smysl života
skutecnepribehy.cz
Jak ztratit a znovu najít smysl života
Kam se jen poděla moje radost ze života, má lehkomyslnost a smysl pro humor? S léty se to všechno kamsi ztratilo, zbyl jen nekonečný smutek. Ten pocit naštěstí netrval věčně. Bývala jsem po celý život veselá, optimistická, ba až lehkomyslná. Alespoň to říkali všichni kolem mě, ale i já sama jsem si tak připadala. Dodávala jsem lidem, zejména
Historický klenot dánské šlechtičny
rezidenceonline.cz
Historický klenot dánské šlechtičny
Dlouholetým domovem princezny Margaret byla romantická vila, respektive pevnost na Côte d’Azur s výhledem na francouzskou Riviéru, jednu z nejluxusnějších pobřežních oblastí Evropy, a na panorama Provensálských Alp na obzoru. Vila La Carriere, klenot středomořské architektury, patřila Margaret Dánské, sestřenici zesnulé královny Alžběty II., a jejímu choti, princi Renému Bourbon-Parmskému. Princezna tady pobývala po většinu
Španělsko: Království tapas
epochanacestach.cz
Španělsko: Království tapas
Španělské kuchyni vévodí olivový olej, česnek, čerstvá zelenina, ovoce, ryby a mořské plody, ale také hovězí či vepřové maso. Studené kuchyni vévodí tapas. Pro cestovatele jsou skvělou příležitostí jak ochutnat co nejvíce specialit během jednoho večera. A jak se dělají? Zavřete oči a promítněte si všechny oblíbené dobroty. A teď zmenšete velikost porce na malý
Pozvěte si domů své štěstí
nejsemsama.cz
Pozvěte si domů své štěstí
Chcete si dobře odpočinout, cítit se lépe a navodit ve svém domově tu správnou harmonii a klid? Poradíme vám, na co si dát pozor, co vyhodit, a co si naopak pořídit, aby se vám doma žilo doslova jako v ráji. Kde jinde byste se měla cítit více v pohodě a v bezpečí než právě doma? Uspořádejte si obydlí
Automobilka Jeep našla nového partnera. Kanadskou značku Marathon
iluxus.cz
Automobilka Jeep našla nového partnera. Kanadskou značku Marathon
Spolupráce mezi hodinářskými značkami a automobilkami je dlouhodobě populární a jejich obliba jen tak nezmizí. Vzpomeňme na slavná partnerství minulosti, jako Audemars Piguet a Maserati, Breitling a B
Hon za kaučukem v Amazonii zaplatily životem tisíce indiánů
historyplus.cz
Hon za kaučukem v Amazonii zaplatily životem tisíce indiánů
Náhle ho zachvátil šok! „Nevěřil jsem svým očím! Většina indiánů byla v naprosto bídném stavu. Byli na pokraji smrti!“ zapisuje si do svého deníku jeden z nejslavnějších cestovatelů 20. století, Brit Percy Fawcett. Před více než 100 lety postihla Amazonii kaučuková horečka, která se nejvíce podepsala na zdejších původních obyvatelích. Jaké hrůzy domorodí indiáni v