¿Podemos tomar fotos de átomos o moléculas?

Gracias por hacerme esta pregunta.

Sí, rutinariamente tomamos imágenes de átomos, pero no por métodos ópticos, utilizando otros métodos especializados, ya que la longitud de onda de la luz es un factor limitante.

Para la obtención de imágenes de moléculas, tenemos métodos como rayos X, neutrones, rayos gamma, etc.

Aquí, algunas imágenes de moléculas de células vivas obtenidas con múltiples tipos de técnicas, que van desde imágenes visibles hasta rayos X.

(Imagen cortesía y derechos de autor: Anne Sakdinawat y David Attwood

Nature Photonics 4, 840–848 (2010)

Para los átomos, no podemos usar ningún método fotónico, tenemos que recurrir al sentido del tacto (similar al sentido de percepción del mundo de alguien ciego) escaneando objetos y creando una imagen. Esta técnica se llama “Microscopía de túnel de escaneo” y hay varias otras técnicas similares.

El microscopio de túnel de escaneo

De hecho, dos científicos obtuvieron el premio Nobel por desarrollar esta técnica.

Aquí hay una imagen de átomos, mi favorita, tomada por el Dr. Don Eigler, en IBM en los años 80. Lo que ves es un corral de 48 átomos de hierro (en un sustrato de cobre). La razón por la cual los átomos se ven alargados es solo un efecto de la colocación de átomos cuidadosamente seleccionados por la sonda STM.

Aquí hay una foto de este gran físico, Eigler, con su máquina.

La longitud de onda de la luz visual es demasiado grande para resolver átomos y moléculas.

Las radiografías y los electrones se han utilizado para hacer fotografías en esas dimensiones.

Los microscopios electrónicos, que aprovechan el descubrimiento de DeBroglie de que las partículas en movimiento también tienen longitud de onda, pueden usarse para “fotografiar” moléculas, especialmente si están fijadas por una estructura cristalina.

La evidencia de la creación de nuevas proteínas y aminoácidos es una “determinación estructural”, donde se cultiva un cristal, se toma una foto de rayos X y el análisis de software identifica los átomos y sus respectivos ángulos de enlace.

No pero….

Una foto está hecha con luz. Y la luz tiene una longitud de onda que es aproximadamente 10000 veces más grande que los átomos. Por lo tanto, no se puede “mostrar” un solo átomo utilizando interacciones con la luz.

Hay varios otros métodos, por ejemplo, el uso de longitudes de onda mucho más cortas, o mediante el uso de “fuerzas táctiles” para obtener imágenes de los átomos. Y dan hermosas imágenes claras. Simplemente no fotografías.