Nama
: Indah Fitriany P.
NIM
: 03031281520095 03031281520095
Mikroskop Transmisi Elektron
1.1.
Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai dua juta kali. Mikroskop ini menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan serta tampilan gambar. Mikroskop ini memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Pada sejarahnya, prototipe mikroskop elektron pertama kali ditemukan oleh ilmuwan yang bernama Max Knoll dan Ernst Ruska yang merupakan insinyur asal Jerman pada tahun 1931. Mikroskop elektron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektromagnetik yang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya, meskipun mikroskop elektronik yang sedang digunakan saat ini memiliki kemampuan perbesaran objek sampai dua juta kali, namun masih didasarkan pada prototipe yang pertama kali dibuat oleh Ruska dengan dengan korelasi di antaranya.
Gambar 1.1. Mikroskop Elektron
(Sumber: Amiyustuti (Sumber: Amiyustuti,, 2013)
Mikroskop elektron merupakan salah satu komponen yang paling penting dari laboratorium yang telah modern. Alat ini digunakan oleh para peneliti untuk meneliti sel dan mikroorganisme, sampel biopsy biopsy media, berbagai molekul besar, struktur kristal dan logam, serta fitur yang melekat pada berbagai permukaan. Mikroskop elektron banyak digunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri seperti analisa kegagalan, jaminan kualitas, dan inspeksi dalam semikonduktor.
1.2.
Mikroskop Transmisi Elektron
Perkembangan dari berbagai jenis dari mikroskop elektron dengan prinsip, cara kerja, kegunaan, dan bagian-bagiannya yang berbeda pula. Salah satu jenis dari mikroskop yang biasa digunakan saat ini di antaranya mikroskop transmisi elektron atau biasa disingkat TEM, mikroskop pemindai transmisi elektron atau disingkat STEM, mikroskop pemindai elektron atau SEM, mikroskop pemindai lingkungan atau ESEM, dan mikroskop refleksi elektr on. Mikroskop transmisi elektron (TEM) adalah mikroskop elektron yang memiliki cara kerja mirip dengan cara kerja proyektor slide, dimana elektron ditembuskan ke dalam objek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusan pada layar. TEM pertama kali dikenal pada tahun 1931. TEM merupakan hasil karya Ernst Ruska dan mendapatkan penghargaan Nobel pada tahun 1986. TEM adalah salah satu jenis mikroskop yang memanfaatkan adanya penemuan elektron. Sesuai dengan namanya, mikroskop ini memanfaatkan elektron dengan cara mentransmisikan aliran dari elektron sehingga nantinya akan ditangkap oleh sebuah layar yang akan menghasilkan gambar dari struktur material pada sampel yang akan diamati menggunakan mikroskop TEM ini. Hasil pengamatan sampel jika menggunakan TEM setelah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm atau 1 Angstrom dan sama dengan pembesaran sampai dengan satu juta kali. Banyak bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop, adanya persyaratan bahwa objek pengamatan harus setipis mungkin, hal tersebut membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan terutama pada saat objek yang diamati tidak dapat serta merta menipis. Oleh karena itu, pengembangan terus dilakukan hingga menghasilkan mikroskop transmisi elektron yang lebih baik. Upaya agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, maka pada tahap persiapan TEM dilakukan fiksasi untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel. Fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. Pembuatan sayatan untuk memotong sayatan hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui prose pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan
pemotongan menggunakan mikrotom. Pada umumnya, mata pisau mikrotom terbuat dari berlian karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat, lalu dilanjutkan dengan pelapisan atau pewarnaan untuk memperbesar kontras antara preparat yang diamati dengan lingkungannya menggunakan uranium atau timbal. Hasil gambar bisa terbentuk oleh karena adanya interaksi antara elektron yang ditransmisikan melewati spesimen, lalu gambar akan membesar dan akan difokuskan pada suatu alat pencitraan, biasanya dengan menggunakan layar flouresent atau dengan suatu sensor seperti kamera CCD. Hasil gambar yang dihasilkan oleh TEM akan memiliki tingkat resolusi yang jauh lebih tinggi daripada mikroskop cahaya. Kita dapat melihat sesuatu yang memiliki ukuran 10.000 kali lebih kecil dari ukuran objek yang bisa terlihat di mikroskop cahaya. Pada perbesaran yang kecil, gambar yang dihasilkan oleh TEM akan kontras karena terjadi absorbsi elektron pada material akibat dari ketebalan dan komposisi material. Pada perbesaran tinggi, maka gambar yang dihasilkana akan menampilkan data yang lebih jelas pada analisa struktur kristal, dan lainnya. Sinyal utama yang dapat ditangkap atau dihasilkan dari TEM cukup banyak, dimana salah satunya adalah diffraction contrast yang biasanya dipakai untuk mengkarakterisasi kristal biasa digunakan untuk menganalisa defek, endapan, ukuran butiran dan juga distribusinya. Sinyal utama yang dapat ditangkap atau dihasilkan dari TEM ini cukup banyak jenisnya, yaitu antara lain: 1.
Phase Contrast yang dipakai untuk menganalisa kristalin material (defek, endapan, struktur interfasa, pertumbuhan kristal)
2.
Thickness Contrast
yang dipakai untuk karakterisasi bahan amorf
berpori, polimer, material lunak (biologis) 3.
Electron Diffraction
4.
Characteristic X-ray (EDS)
5.
Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS + EFTEM)
6.
Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) Perbedaan mendasar dari TEM dan SEM adalah pada cara bagaimana
elektron yang ditembakkan oleh pistol elektron mengenai sampel. Pada TEM, sampel yang disiapkan sangat tipis sehingga elektron dapat menembusnya
kemudian hasil dari tembusan elektron tersebut yang diolah menjadi gambar. Sedangkan pada SEM sampel tidak ditembus oleh elektron sehingga hanya pendaran hasil dari tumbukan elektron dengan sampel yang ditangkap oleh detektor dan diolah. Mikroskop elektron transmisi digunakan untuk menandai mikrostruktur bahan dengan resolusi spasial sangat tinggi. Informasi tentang morfologi, struktur dan cacat kristal, fasa kristal dan komposisi, dan mikrostruktur magnet dapat diperoleh oleh kombinasi elektron-optical imaging (titik 2,5A resolusi), difraksi elektron, dan kemampuan probe kecil. Trade-off untuk ini beragam informasi struktural dan resolusi tinggi adalah tantangan untuk memproduksi sampel yang sangat tipis untuk dapat melakukan transmisi elektron.
Gambar 1.2. Mikroskop Transmisi Elektron
(Sumber: Amiyustuti, 2013)
TEM juga mampu membentuk elektron yang terfokus pada probe, sekecil 20 A, yang dapat diposisikan pada fitur yang bagus dalam sampel untuk mendapatkan suatu hasil informasi atau microdiffraction analisis x-ray untuk mengetahui komposisi dari sampel yang digunakan, pada hasil resolusi tersebut atas perintah dari satu mikron berkas akan tersebar di sebagian besar sampel. Resolusi untuk mengetahui komposisi jika menggunakan mikroskop jenis TEM jauh lebih tinggi hasilnya, yaitu pada urutan ukuran probe, karena sampel yang digunakan sangat tipis. Contoh dari persiapan sampel jika menggunakan mikroskop jenis TEM pada umumnya memerlukan lebih banyak waktu yang digunakan untuk preparasi dari sampel itu sendiri dan pengalaman daripada kebanyakan teknik karakterisasi jenis lainnya. Sebuah spesimen TEM ukurannya harus memiliki tebal yang mendekati 1000 amstrong. Seluruh
spesimen ukurannya harus sesuai yaitu memiliki diameter 3 mm dan dengan ketebalan kurang dari sekitar 100 mikron, terdapat sejumlah kelemahan jika mengamati sampel dengan menggunakan miksroskop elektron jenis ini. Jika menggunakan mikroskop jenis TEM, proses persiapan sampel yang diperlukan akan lebih rumit untuk menghasilkan sebuah sampel yang cukup tipis agar elektron menjadi transparan. Hal ini yang dapat membuat analisis TEM menjadi relatif memakan waktu proses yang lama dan juga dengan proses peletakan sampel yang kecil. Kekurangan dari mikroskop jenis TEM ini juga dapat membuat struktur dari sampel juga mungkin berubah selama proses persiapan dan ada juga potensi jika sampel yang diamati menggunakan mikroskop jenis ini dapat menjadi rusak yang diakibatkan oleh paparan dari berkas elektron. 1.3.
Teknik Pembuatan Preparat Pada Mikroskop Elektron
Materi yang akan dijadikan objek pemantauan dengan menggunakan mikroskop elektron ini harus diproses sedemikian rupa, sehingga menghasilkan sampel yang memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai preparat pada mikroskop elektron. Teknik yang digunakan dalam pembuatan preparat ada berbagai macam tergantung kepada spesimen dan penelitian yang dilakukan. Teknik kriofiksasi yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan teknik pembekuan spesimen dengan cepat menggunakan nitrogen cair ataupun helium cair, dimana air yang ada akan membentuk kristal-kristal menyerupai kaca. Suatu bidang ilmu disebut mikroskopi cryo elektron telah dikembangkan berdasarkan teknik ini. Pada pengembangan dari bidang tersebut, potongan dapat menyerupai kaca (vitreous) atau disebut juga dengan Cryo Electron Microscopy Of Vitreous Sections (CEMOVIS), maka sekarang telah memungkinkan untuk melakukan penelitian secara virtual terhadap spesimen biologi dalam aslinya. Metode selanjutnya adalah teknik fiksasi yaitu suatu metode persiapan untuk menyiapkan sampel agar tampak realistik dengan menggunakan tambahan dari senyawa glutaraldehida dan osmium tertroksida, lalu yang terakhir yaitu metode teknik dehidrasi yang merupakan suatu metode persiapan dengan cara menggantikan air dengan bahan pelarut organik seperti etanol ataupun aseton.
DAFTAR PUSTAKA
Amiyustusi, dkk. 2013. Mikroskop Elektron. Mataram: Politeknik Kesehatan. Daryanto. 1980. Teknik Pembuatan Sediaan Mikroskop Elektron. Journal of Medical Sciences. 12(2): 76-81. Lubis, K. 2015. Metoda-Metoda Karakterisasi Nanopartikel Perak. Jurnal Penerapan Ipteks. 21(79): 50-55. Putri, T. 2014. Cara Kerja Mikroskop Elektron. (Online): https://scribd.com/doc/ 246103798/cara-kerja-mikroskop-elektron. (Diakses pada tanggal 12 Maret 2018)
