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Le microscope électronique en transmission (MET) est un instrument scientifique de pointe utilisé pour l'observation des structures à l'échelle nanométrique. Il a été inventé dans les années 1930 par Max Knoll et Ernst Ruska qui ont obtenu le prix Nobel de physiquephysique en 1986 pour cette invention révolutionnaire.
Le microscope électronique en transmission produit des images générées à partir des interactions des électronsélectrons avec l'échantillon. Les modes d'imagerie courants incluent la transmission d'électrons, la diffractiondiffraction d'électrons, et la spectroscopie d'électrons.
Le MET offre une résolutionrésolution bien plus élevée que les microscopes optiques traditionnels car la longueur d'ondelongueur d'onde des électrons est beaucoup plus courte que celle de la lumièrelumière visible. Cela permet d'observer des détails à l'échelle atomique. Contrairement aux microscopes électroniques à balayage, le MET exploite des faisceaux d'électrons pour son fonctionnement, les transmet à travers l'échantillon plutôt que de les balayer à sa surface, permettant ainsi une résolution beaucoup plus élevée. Le MET permet d'observer les structures internes des cellules, des cristaux, des matériaux, des virus et d'autres échantillons à l'échelle nanométrique.
Modes d'imagerie du microscope électronique en transmission
- Imagerie en transmission : visualisation directe de la transmission du faisceau à travers l'échantillon.
- Imagerie de diffraction : analyse des schémas de diffraction pour déterminer la structure cristalline de l'échantillon.
- Spectroscopie électronique : analyse de la composition chimique de l'échantillon en mesurant l'énergieénergie des électrons émis après interaction.
Fonctionnement du microscope électronique en transmission
Le microscope électronique en transmission utilise un faisceau d'électrons à haute tensionhaute tension émis par un canon à électrons. Les lentilleslentilles magnétiques focalisent ce faisceau sur l'échantillon. Les électrons traversent l'échantillon, et les interactions avec les atomesatomes génèrent différents signaux. Un détecteur collecte ces signaux pour former une image.
Le MET est équipé d'un canon à électrons, généralement constitué d'un filament de tungstènetungstène ou d'autres matériaux émetteurs d'électrons. Lorsque le filament est chauffé, des électrons sont émis, créant un faisceau d'électrons. Celui-ci est ensuite accéléré à travers une série d'électrodesélectrodes à haute tension. La haute tension est nécessaire pour donner suffisamment d'énergie aux électrons, de manière à obtenir une résolution élevée lorsqu'ils interagissent avec l'échantillon.
Les lentilles magnétiques du MET, telles que les lentilles condensatrices et les lentilles objectives, focalisent et dirigent le faisceau d'électrons vers l'échantillon. Lorsque le faisceau d'électrons traverse l'échantillon, il interagit avec les atomes de celui-ci. Ces interactions génèrent des signaux, tels que des électrons diffusés ou émis, qui sont ensuite détectés pour former une image.
Les échantillons doivent être préparés selon un protocoleprotocole précis, qui doit à la fois conserver sa structure et être conducteur pour laisser passer le faisceau d'électrons. Des coupes très fines de l'échantillon sont réalisées à l'ultramicrotome (de 60 à 100 nanomètresnanomètres). Des colorations aux métauxmétaux lourds sont également possibles pour augmenter les contrastescontrastes de structures particulières des échantillons, préalablement placées sur des grilles d'observation.
Applications du microscope électronique à transmission
Le grossissement maximal d'un microscope électronique en transmission peut atteindre des valeurs extrêmement élevées, souvent de l'ordre de plusieurs centaines de milliers à un million de fois. Le MET est un instrument puissant et complexe, essentiel dans la recherche en biologie, en sciences des matériaux et dans d'autres domaines où une résolution extrêmement élevée est nécessaire pour l'observation et l'analyse.
- Tomographie électronique en transmission (TEM) : reconstruction tridimensionnelle de structures à partir de coupes sériées.
- Microscopie électronique à balayage en transmission (STEM) : combine les avantages de la microscopie électronique à balayage et de la microscopie électronique en transmission.
- Biologie cellulaire : le MET est largement utilisé pour étudier la structure interne des cellules et des organites. Par exemple, il permet d'observer en détail les mitochondriesmitochondries, le réticulum endoplasmiqueréticulum endoplasmique, et d'autres composants cellulaires.
- Science des matériaux : dans ce domaine, le MET est essentiel pour l'analyse des structures cristallines, la caractérisation des nanostructures, l'étude des défauts de cristallinité, et l'observation des propriétés des matériaux à l'échelle atomique.
- ChimieChimie : le MET peut être utilisé pour étudier la distribution des éléments dans des échantillons chimiques, permettant ainsi une caractérisation détaillée de la composition chimique des matériaux.
- Recherche en nanotechnologie : le MET joue un rôle crucial dans le développement et la caractérisation des nanomatériaux en permettant l'observation de leurs structures à l'échelle nanométrique.
- Étude des virusvirus et des bactériesbactéries : le MET est utilisé pour examiner la structure de virus, bactéries et autres agents pathogènespathogènes à une résolution extrêmement élevée.
- GéologieGéologie : l'étude des minéraux, des cristaux et des roches bénéficie grandement du MET, qui permet d'analyser la structure et la composition des échantillons géologiques.
- Recherche en physique : en physique des matériaux, le MET est utilisé pour observer et étudier les propriétés électroniques des matériaux, ainsi que pour explorer des phénomènes tels que la diffusiondiffusion élastique et inélastique des électrons.
