Mikroskop telah merevolusi ilmu pengetahuan dan kedokteran.

Dengannya memungkinkan kita untuk mengamati objek dan organisme yang tidak terlihat oleh mata.

Dari lensa yang sederhana hingga mikroskop elektron yang canggih saat ini, kemampuan untuk memperbesar dan memperjelas detail terkecil telah memperluas pemahaman kita tentang dunia mikroskopis. Artikel ini mengeksplorasi batasan mikroskop, mengkaji seberapa kecil mikroskop benar-benar dapat melihat dan berapa kali suatu benda dapat diperbesar.

Konteks Sejarah dan Mikroskop Optik Dasar

Perjalanan mikroskop dimulai pada akhir abad ke-16 dengan ditemukannya mikroskop optik. Mikroskop awal, seperti yang digunakan oleh Antonie van Leeuwenhoek, dapat memperbesar objek hingga sekitar 200 kali (200x).

Mikroskop cahaya sederhana ini mengungkap dunia yang penuh dengan mikroorganisme, yang sebelumnya tidak diketahui umat manusia. Mikroskop optik modern telah mengalami kemajuan yang signifikan, menawarkan pembesaran hingga 1.000 kali (1.000x) dan resolusi sekitar 200 nanometer.

Mikroskop optik berfungsi dengan menggunakan cahaya tampak untuk menerangi sampel, dengan lensa kaca memperbesar gambar. Resolusi mikroskop ini pada dasarnya dibatasi oleh panjang gelombang cahaya tampak, yang berkisar antara 400 hingga 700 nanometer. Akibatnya, struktur yang lebih kecil dari kisaran ini tidak dapat dilihat secara jelas hanya dengan mikroskop optik.

Menembus Batas: Mikroskop Elektron

Untuk melihat struktur yang lebih kecil lagi, para ilmuwan mengembangkan mikroskop elektron pada abad ke-20. Instrumen ini menggunakan berkas elektron dan bukan cahaya, yang memiliki panjang gelombang lebih pendek (hingga sepersekian nanometer), sehingga menghasilkan resolusi yang jauh lebih besar.

- Transmission Electron Microscopes (TEM): TEM dapat memperbesar objek hingga 10 juta kali (10.000.000x) dengan resolusi sekitar

0,1 nanometer. Hal ini memungkinkan pengamatan atom individu dalam kondisi optimal. TEM bekerja dengan mentransmisikan elektron melalui spesimen yang sangat tipis. Elektron berinteraksi dengan spesimen, dan gambar terbentuk berdasarkan bagaimana elektron tersebar.

- Scanning Electron Microscopes (SEM): SEM memberikan gambar tiga dimensi rinci dari permukaan spesimen dengan perbesaran hingga 500.000 kali (500.000x) dan resolusi sekitar 1 nanometer. SEM bekerja dengan memindai berkas elektron terfokus di seluruh permukaan spesimen. Elektron berinteraksi dengan atom di permukaan, menghasilkan sinyal yang dapat digunakan untuk membentuk gambar detail.

Memindai Mikroskop Probe

Terobosan lain dalam mikroskop adalah pemindaian mikroskop probe, yang mencakup teknik seperti Atomic Force Microscopy (AFM) dan Scanning Tunneling Microscopy (STM). Metode ini tidak menggunakan lensa atau berkas elektron melainkan memindai probe fisik pada permukaan sampel.

- Atomic Force Microscopy (AFM): AFM dapat mencapai resolusi pada urutan pecahan nanometer. AFM menggunakan kantilever dengan ujung tajam yang berinteraksi dengan permukaan sampel pada tingkat atom. Saat ujungnya memindai permukaan, ujungnya menyimpang berdasarkan gaya antara ujung dan sampel, menciptakan gambar topologi permukaan beresolusi tinggi.

- Scanning Tunneling Microscopy (STM): STM juga mencapai resolusi atom. Mereka bekerja dengan mendekatkan ujung konduktif

ke permukaan sampel, memungkinkan elektron untuk “menyalurkan” melalui ruang hampa antara ujung dan sampel. Arus penerowongan ini diukur dan digunakan untuk membuat gambar permukaan pada resolusi atom.