Cartilage Appearance Using an Environmental Scanning Electron Microscope.

Because of technical principles, samples to be observed with electron microscopy need to be fixed in a chemical process and exposed to vacuum conditions that can produce some changes in the morphology of the specimen. The aim of this work was to obtain high-resolution images of the fresh articular cartilage surface with an environmental scanning electron microscope (ESEM), which is an instrument that permits examination of biological specimens without fixation methods in a 10 Torr chamber pressure, thus minimizing the risk of creating artifacts in the structure. Samples from weight-bearing areas of femoral condyles of New Zealand white rabbits were collected and photographed using an ESEM. Images were analyzed using a categorization based in the Jurvelin classification system modified by Hong and Henderson. Appearance of the observed elevations and depressions as described in the classification were observed, but no fractures or splits of cartilage surface, thought to be artifacts, were detected. The ESEM is a useful tool to obtain images of fresh articular cartilage surface appearance without either employing fixation methods or exposing the specimen to extreme vacuum conditions, reducing the risk of introducing artifacts within the specimen. For all these reasons it could become a useful tool for quality control of the preservation process of osteochondral allografting in a bank of musculoskeletal tissues.

Advanced applications of scanning electron microscopy in geology

Nowadays Scanning Electron Microscopy (SEM) is a basic and fundamental tool in the study of geologic samples. The collision of a highlyaccelerated electron beam with the atoms of a solid sample results in theproduction of several radiation types than can be detected and analysed byspecific detectors, providing information of the chemistry and crystallography ofthe studied material. From this point of view, the chamber of a SEM can beconsidered as a laboratory where different experiments can be carried out. Theapplication of SEM to geology, especially in the fields of mineralogy andpetrology has been summarised by Reed (1996).The aim of this paper is to showsome recent applications in the characterization of geologic materials.

Biomedical and biological applications of scanning electron microscopy

This article summarizes the basic principles of scanning electron microscopy and the capabilities of the technique with different examples ofapplications in biomedical and biological research.

Analysis by optical absorption and transmission electron microscopy of the strain inhomogeneities in InGaAs/InP strained layers

Optical absorption spectra and transmission electron microscopy (TEM) observations on InGaAs/InP layers under compressive strain are reported. From the band¿gap energy dispersion, the magnitude of the strain inhomogeneities. Is quantified and its microscopic origin is analyzed in view of the layer microstructure. TEM observations reveal a dislocation network at the layer interface the density of which correlates with ¿¿. It is concluded that local variations of dislocation density are responsible for the inhomogeneous strain field together with another mechanism that dominates when the dislocation density is very low.

Micro-Raman study of stress distribution in local isolation structures and correlation with transmission electron microscopy

Stress in local isolation structures is studied by micro‐Raman spectroscopy. The results are correlated with predictions of an analytical model for the stress distribution and with cross‐sectional transmission electron microscopy observations. The measurements are performed on structures on which the Si3N4 oxidation mask is still present. The influence of the pitch of the periodic local isolation pattern, consisting of parallel lines, the thickness of the mask, and the length of the bird"s beak on the stress distribution are studied. It is found that compressive stress is present in the Si substrate under the center of the oxidation mask lines, with a magnitude dependent on the width of the lines. Large tensile stress is concentrated under the bird"s beak and is found to increase with decreasing length of the bird"s beak and with increasing thickness of the Si3N4 film.

Polymorphous Si thin films from radio frequency plasmas of SiH4 diluted in Ar: A study by transmission electron microscopy and Raman spectroscopy

In this study, we present a detailed structural characterization by means of transmission electron microscopy and Raman spectroscopy of polymorphous silicon (pm-Si:H) thin films deposited using radio-frequency dust-forming plasmas of SiH4 diluted in Ar. Square-wave modulation of the plasma and gas temperature was varied to obtain films with different nanostructures. Transmission electron microscopy and electron diffraction have shown the presence of Si crystallites of around 2 nm in the pm-Si:H films, which are related to the nanoparticles formed in the plasma gas phase coming from their different growth stages, named particle nucleation and coagulation. Raman scattering has proved the role of the film nanostructure in the crystallization process induced ¿in situ¿ by laser heating.

Transmission electron microscopy in cell biology: sample preparation techniques and image information

Transmission electron microscopy is a proven technique in the field of cell biology and a very useful tool in biomedical research. Innovation and improvements in equipment together with the introduction of new technology have allowed us to improve our knowledge of biological tissues, to visualizestructures better and both to identify and to locate molecules. Of all the types ofmicroscopy exploited to date, electron microscopy is the one with the mostadvantageous resolution limit and therefore it is a very efficient technique fordeciphering the cell architecture and relating it to function. This chapter aims toprovide an overview of the most important techniques that we can apply to abiological sample, tissue or cells, to observe it with an electron microscope, fromthe most conventional to the latest generation. Processes and concepts aredefined, and the advantages and disadvantages of each technique are assessedalong with the image and information that we can obtain by using each one ofthem.

New features of the layer-by-layer deposition of microcrystalline silicon films revealed by spectroscopic ellipsometry and high resolution transmission electron microscopy

Spectroscopic ellipsometry and high resolution transmission electron microscopy have been used to characterize microcrystalline silicon films. We obtain an excellent agreement between the multilayer model used in the analysis of the optical data and the microscopy measurements. Moreover, thanks to the high resolution achieved in the microscopy measurements and to the improved optical models, two new features of the layer-by-layer deposition of microcrystalline silicon have been detected: i) the microcrystalline films present large crystals extending from the a-Si:H substrate to the film surface, despite the sequential process in the layer-by-layer deposition; and ii) a porous layer exists between the amorphous silicon substrate and the microcrystalline silicon film.

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Una arqueometria del canvi tecnològic: producció i consum d'àmfores durant el canvi d'era en la zona nord de la costa catalana

L’objectiu de la recerca és definir un marc teòric i metodològic per a l’estudi del canvi tecnològic en Arqueologia. Aquest model posa èmfasi en caracteritzar els compromisos que configuren una tecnologia i avaluar-los en funció dels factors de situació —tècnics, econòmics, polítics, socials i ideològics. S’ha aplicat aquest model a un cas d’estudi concret: la producció d’àmfores romanes durant el canvi d’Era en la província Tarraconensis. L’estudi tecnològic dels envasos s’ha realitzat mitjançant diverses tècniques analítiques: Fluorescència de raigs X (FRX), Difracció de raigs X (DRX), Microscòpia òptica (MO) i Microscòpia electrònica de rastreig (MER). Les dades obtingudes permeten, a més, establir els grups de referència per a cada centre productor d’àmfores i, així, identificar la provinença dels individus recuperats en els centres consumidors. Donat que les àmfores en estudi són artefactes dissenyats específicament per a ser estibats en una nau i servir com a envàs de transport, l’estudi inclou la caracterització de les propietats mecàniques de resistència a la fractura i de tenacitat. En aquest sentit, i per primera vegada, s’ha aplicat l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF) per a conèixer el comportament dels diferents dissenys d’àmfora en ésser sotmesos a diverses forces d’ús. L’AEF permet simular per ordinador les activitats en què les àmfores haurien participat durant el seu ús i avaluar-ne el seu comportament tècnic. Els resultats mostren una gran adequació entre les formulacions teòriques i el programa analític implementat per a aquest estudi. Respecte el cas d’estudi, els resultats mostren una gran variabilitat en les eleccions tecnològiques preses pels ceramistes de diferents tallers, però també al llarg del període de funcionament d’un mateix taller. L’aplicació del model ha permès proposar una explicació al canvi de disseny de les àmfores romanes.

Preparació d'òxids mesoporosos mitjançant nanocasting

S’ha sintetitzat pel mètode de nanocasting pols nanomètrica d’In2O3, NiO i Co3O4 utilitzant diferents mesoestructures de sílice (SBA-16, SBA-15 i KIT-6) com a motlle rígid. Les rèpliques obtingudes s’han caracteritzat amb les tècniques de difracció de raigs X, microscòpia electrònica de rastreig, microscòpia electrònica de transmissió d’alta resolució i BET. L’òxid d’indi, l’òxid de níquel i l’òxid de cobalt obtinguts a partir de la sílice SBA-15 i KIT-6 conserven perfectament l’estructura mesopòrica del motlle, amb valors del diàmetre de porus al voltant dels 7-8 nm. Les rèpliques del motlle SBA-15 estan formades per nanofilaments llargs, mentre que les rèpliques de KIT-6 presenten una estructura hexagonal. A partir del motlle de tipus gàbia (SBA-16), si bé el Co3O4 obtingut és mesopòric, en els altres dos casos (In2O3 i NiO) no s’ha observat ordenament. Per a les rèpliques In2O3 KIT-6 i NiO SBA-15, la caracterització mitjançant BET ha permès corroborar el caràcter mesoestructurat de les mostres.

Producció de material docent per a ciència de materials mitjançant microscòpia electrònica de rastreig i làser confocal

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2006-2008). La finalitat d’aquest projecte ha estat l’elaboració de material didàctic basat en la captació d’imatges i l’edició de recursos pedagògics de suport digital aplicats a la ciència de materials. Es pretén millorar així la qualitat docent de les pràctiques de diverses assignatures dels ensenyaments de Física i d’Enginyeria de Materials utilitzant tècniques d’anàlisi actuals com són la Microscòpia Electrònica de Rastreig (MER) i la Microscòpia Optica (MO). Amb aquest projecte es vol fomentar també el treball interdisciplinari en equip entre professionals (docents i tècnics superiors de recerca) i acostar la teoria de les assignatures a la realització pràctica, facilitant el suport digital necessari per aconseguir un màxim aprofitament a les aules. Les imatges de MER i MO ajudaran als alumnes a familiaritzar-se amb el món de la recerca i la indústria.