Como bien sabemos, la criminalística trabaja mediante un conjunto de disciplinas cuyo objetivo común es la identificación y estudio de pruebas materiales para efectos periciales. Por supuesto, la metodología científica es el eje fundamental de los estudios forenses, y ¿qué sería de la ciencia sin la microscopia electrónica?
En el día mundial de la Día Mundial de la Creatividad y la Innovación, te compartimos un breve recuento de la historia de la microscopía electrónica, un salto monumental para el conocimiento.
Para ser justos, no es posible hablar de microscopia, sin retomar la importancia del óptico Zacarías Janssen, quien en 1595 fabricó el primer microscopio de la historia; o las aportaciones de Robert Hooke, autor de “Micrographia”, un detallado álbum de dibujos de sus observaciones microscópicas en el que se utilizó por primera vez la palabra “Célula”.
Por su parte, fue Antonie van Leeuwenhoek, un comerciante de paños neerlandés, quien logró observar bacterias por primera vez en una muestra de lluvia que extrajo de una cubeta.
Entre los los “animalculos” de van Leeuwenhoek, y la llegada de la microscopia electrónica pasó más de un siglo. Se puede decir con certeza que una nueva etapa inició con el descubrimiento de los rayos catódicos, investigación que comenzó en 1870 y culminó hasta 1897, cuando J.J. Thomson logró la identificación de los electrones a los que llamó “partículas fundamentales”. Este descubrimiento originó numerosos estudios posteriores que empleaban estas partículas.
En 1931, el físico alemán Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión. Su trabajo aceleró de forma notable la precisión de los estudios a nivel atómico: tan solo 6 años más tarde, en 1937, Manfred von Ardenne desarrolló el microscopio electrónico de barrido, mejor conocido como SEM, por sus siglas en inglés (Scanning Electron Microscope).
La llegada del SEM fue una total revolución, por sus características de funcionamiento y el tipo de preparación de las muestras, trajo la posibilidad de proporcionar información morfológica, topográfica, química, cristalográfica, eléctrica y magnética, además de contribuir en el estudio de materiales, polímeros, textiles, suelo, muestras biológicas en medicina humana, así como en medicina veterinaria.
Tal es la relevancia de esta tecnología, que cualquier criminalista sabe que la prueba por SEM es uno de los exámenes primordiales para obtener información sobre muestras de origen desconocido. Es decir, permite la determinación, descripción y comparación de prácticamente cualquier sustancia o material que pueda entrar en contacto con personas, animales u objetos.
Es gracias al uso del SEM que podemos obtener información minuciosa sobre los materiales examinados, de manera que es fundamental para el estudio de residuos que se puedan encontrar en el lugar de investigación.
El uso actual de la microscopia electrónica (empleando microanálisis), se aplica en el trabajo del criminalista de múltiples maneras, por ejemplo para el análisis rutinario de:
- Muestras desconocidas.
- Residuos de disparos (GSR,por sus siglas en inglés) y distancia del disparo.
- Explosivos y propulsores.
- Objetos mineralógicos, petrológicos y gemológicos (reliquias de minerales, piedras preciosas y sus imitaciones, etc.)
- Residuos post voladura (PBR, por sus siglas en inglés) y otras partículas termogénicas.
- Cargas, aditivos de papel y plásticos.
- Pigmentos y sistemas de pintura, incluidas las capas de color de vehículos
- y obras de arte.
- Estructura morfológica de materiales textiles y sintéticos.
- Determinación de los tipos de daños a las fibras (fundición, fractura de fibra, desgarro, corte, etc.).
- Exámenes de expertos de materiales biológicos: material tricológico y sus daños, conchas de microorganismos para exámenes pedológicos,
- estadios inmaduros de artrópodos para establecer el
- intervalo post mortem y otras aplicaciones.
- Residuos de suelos.
- Polen.
- Vidrio.
- Diatomeas.
- Materiales de construcción.
- Fractura de materiales (determinación del carácter del área de fractura).
- Marcas de herramientas deslizadas (exámenes técnicos forenses, balística).
La llegada de la tecnología láser
En la historia más reciente, vale la pena mencionar a Thomas y Christoph Cremer quienes en 1978 desarrollan el primer microscopio láser confocal de barrido práctico, que escanea un objeto utilizando un rayo láser enfocado.
O bien recordar a Gerd Binnig y Heinrich Rohrer creadores del microscopio de efecto túnel (STM), que mide las interacciones entre átomos, en lugar de usar luz o electrones; y es capaz de visualizar átomos individuales dentro de los materiales.
Justamente Gerd Binnig y Heinrich Rohrer compartieron el Premio Nobel de Física con Ernst Ruska en 1986, por ambos desarrollos en materia de microscopia.
La investigación no se ha detenido, el año pasado un equipo de científicos de la Universidad de Arizona presentó en la revista Science Advances, un dispositivo capaz de capturar la dinámica de los electrones en movimiento, lo que representa un salto monumental en la ciencia moderna. Los investigadores han bautizado la técnica como “attomicroscopía” (“attomicroscopy”, en inglés).
El equipo, liderado por el profesor Mohammed Th. Hassan se apoyó en los avances de Pierre Agostini, Ferenc Krausz y Anne L’Huillier, galardonados con el Premio Nobel de Física en 2023. Estos científicos lograron generar el primer pulso de radiación ultravioleta extrema con una duración tan corta que podía ser medido en attosegundos, un hito que fue fundamental para las funciones del nuevo microscopio, que logrará aportar información valiosa para entender procesos tan diversos como la fotosíntesis, la superconductividad y la transferencia de carga en materiales avanzados.
“Esperamos que la comunidad científica pueda comprender la física cuántica detrás de cómo se comporta un electrón y cómo se mueve un electrón”
Menciona el profesor Mohammed Th. Hassan
Por supuesto, no podemos hablar de todo lo anterior sin que venga a nuestra mente la nanotecnología forense, que hoy aporta una nueva era de investigación en ciencias forenses, en la que se pueden producir resultados rápidamente que determinen la presencia de diversos agentes como gases explosivos, biológicos y sus técnicas de análisis. Un tema de sumo interés que ya visitaremos en las próximas entradas de este blog.
¿Recuerdas algún otro suceso relevante sobre la microscopia electrónica?
Fuentes:
Méndez Bernal Adriana. 2024. Uso de la microscopía electrónica en las ciencias forenses y en la medicina veterinaria. Revista Digital de Ciencia Forense. 3(2): 46-52 pp.
Science Learning Hub Pokapū Akoranga Pūtaiao. (2024). History of microscopy – timeline
