Un microscopio instalado recientemente en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), en Tennessee, puede distinguir átomos individuales con una resolución espacial inferior a 0,05 nanómetros.

El equipo, bautizado Thermo Scientific Spectra Ultra, pertenece al Departamento de Energía de Estados Unidos y figura entre los microscopios más avanzados de la red de laboratorios nacionales del país. Su objetivo es acelerar la búsqueda de materiales para aleaciones metálicas más resistentes, imanes permanentes y catalizadores industriales, lo cual apunta a tener un impacto significativo en la industria automotriz.

Un microscopio que combina imagen atómica y análisis químico

El Spectra Ultra es un microscopio electrónico de transmisión por barrido (STEM, por sus siglas en inglés) que integra imágenes a escala atómica, espectroscopia de alta velocidad y flujos de trabajo potenciados por inteligencia artificial. Su resolución le permite examinar la estructura atómica de un material mientras recopila, de manera simultánea, información detallada sobre su composición química.

Allen Haynes, director del consorcio del programa Powertrain Materials Core del Departamento de Energía, explicó que el instrumento permite observar rasgos específicos a escala atómica que determinan la resistencia y la estabilidad de un material.

“Usando el nuevo microscopio, podemos examinar características específicas a escala atómica que influyen en la resistencia y la estabilidad de un material, lo cual ayuda a revelar por qué una aleación liviana se mantiene resistente tras años de vibración, calor y tensión mientras otra comienza a debilitarse”, señaló en un comunicado.

Aleaciones más livianas para la industria automotriz

Según Haynes, los datos que aporta el microscopio resultan determinantes para el desarrollo de nuevos materiales. “Esos datos ayudan a guiar el desarrollo de aleaciones más livianas, resistentes y estables para futuras aplicaciones de transporte”, indicó el especialista. Esa capacidad podría traducirse en vehículos más livianos sin que se comprometa su durabilidad.

El equipo también podría mejorar los imanes permanentes empleados en motores eléctricos. El microscopio puede revelar cómo se distribuyen los minerales críticos dentro de los imanes y, a partir de ese análisis, facilitar la identificación de sustitutos capaces de resistir altas temperaturas.

Haynes agregó que el instrumento también podría extender la vida útil de los catalizadores utilizados en celdas de combustible, manufactura química y producción de fertilizantes. “En conjunto, estas capacidades ofrecen a los científicos una comprensión más profunda de cómo funcionan los materiales y el conocimiento necesario para desarrollar nuevos materiales superiores para la próxima generación de tecnologías que dependen de ellos”, afirmaron los investigadores del ORNL.

Flujos de trabajo automatizados para acelerar la investigación

El equipo de Oak Ridge ya trabaja en flujos de trabajo automatizados que permitirían recolectar y procesar grandes volúmenes de datos sin necesidad de examinar cada muestra de forma manual.

David Cullen, investigador del Grupo de Microanálisis Aplicado y Termofísica del ORNL, explicó que la automatización de partes del proceso proporcionará a los científicos conjuntos de datos mucho más amplios, lo cual revelará con mayor claridad las nanoestructuras que determinan el rendimiento y la durabilidad de los materiales avanzados.

“Todo está diseñado para un alto rendimiento”, declaró Cullen en un comunicado de prensa del laboratorio. “Estamos desarrollando enfoques de microscopía autónoma que pueden aumentar la velocidad con la que generamos comprensión científica”.

Detectar defectos ocultos a lo largo del tiempo

El equipo de investigadores sostuvo que el nuevo microscopio también permitirá rastrear cambios en los materiales a lo largo del tiempo y detectar defectos que de otro modo pasarían inadvertidos.

“En el caso de los vehículos, los fabricantes de automóviles han buscado durante mucho tiempo metales más livianos que puedan mejorar la eficiencia de combustible y la autonomía sin sacrificar la seguridad ni la durabilidad”, concluyó el grupo. Lograr ese equilibrio exige comprender cómo se modifica un material durante años de uso en condiciones reales.

Un mundo de brillantes colores, texturas y detalles propios de la ciencia cobra vida bajo el microscopio a través de las fotografías de la 51.ª edición del Concurso Anual de Fotomicrografía Nikon Small World.

De las miles de fotografías presentadas por científicos y artistas de todo el mundo, Nikon Small World reconoció 71 por su excelencia en microscopía e imagen digital. El primer premio fue otorgado al chino Zhang You por su imagen de un gorgojo del arroz sobre un grano de arroz.

You, quien ha dedicado años a la fotografía ecológica y de insectos, pero que participaba en el concurso por primera vez, también obtuvo el 15.º puesto con la imagen de una polilla geómetra (Geometridae) poniendo huevos.

Los insectos, desde los polinizadores más beneficiosos hasta las plagas más molestas, desempeñan un papel vital en los ecosistemas y las economías, y “el trabajo de You anima al público a reconocer la complejidad que se esconde tras estas comunidades”, declararon los organizadores del concurso en un comunicado de prensa.

© 2025, The Washington Post.

Un avance técnico en la neurociencia, publicado en Revista Cell, permitió trazar, en tan solo 40 horas, un mapa detallado de los nervios que se extienden desde el cerebro y la médula espinal de un ratón hacia el resto de su cuerpo. Usando un método de obtención de imágenes de alta resolución a escala micrométrica, los investigadores lograron observar detalles minuciosos, como fibras singulares partiendo de un nervio principal y alcanzando órganos distantes.

Estudios ya habían abordado el mapeo del conectoma cerebral en ratones, pero rastrear las complejas trayectorias nerviosas en el organismo completo suponía hasta ahora un reto sin resolver.

Para superarlo, el equipo recurrió a un microscopio desarrollado especialmente para la tarea, capaz de escanear el tejido expuesto de forma eficiente. La novedad y rapidez de la técnica permitieron completar el análisis del sistema nervioso periférico en un periodo significativamente inferior al requerido por otros métodos existentes.

Procedimiento técnico: preparación y escaneo completo del ratón

El proceso inicia con el tratamiento químico del cuerpo del ratón, con el fin de volver transparente el tejido. Esto se logra eliminando grasa, calcio y otros elementos que dificultan el paso de la luz, lo que permite una visualización precisa de los nervios, previamente marcados con proteínas fluorescentes.

Una vez el cuerpo alcanza la transparencia ideal, se introduce en un dispositivo que une una herramienta de corte y un microscopio tridimensional.

Un pistón empuja el cuerpo contra la cuchilla en segmentos de 400 micrómetros, exponiendo tras cada corte una nueva superficie, que es inmediatamente capturada por el microscopio con una profundidad de hasta 600 micrómetros.

El proceso se repite unas 200 veces, abarcando la totalidad del organismo, y las imágenes obtenidas se ensamblan para formar el mapa tridimensional final.

Este método se destacó, según los autores, por su velocidad y eficiencia respecto a técnicas previas, que requerían múltiples pausas y podían prolongarse hasta meses o años. Según Guoqiang Bi, neurocientífico y coautor del estudio, prácticas más lentas aumentan la posibilidad de fallos mecánicos y degradación de la muestra, desventajas que el nuevo sistema minimiza considerablemente.

Aplicación de distintas técnicas de marcado para visualizar nervios

A fin de etiquetar de forma diferenciada diversos subconjuntos de nervios, el equipo empleó tres estrategias de marcado distintas, aplicadas en 16 ratones adultos.

En algunos roedores, la modificación genética permitió que ciertas neuronas produjeran proteínas fluorescentes, revelando con claridad la arquitectura nerviosa, en particular en la región cefálica.

En otros casos, el inmunomarcaje empleó anticuerpos específicos para unirse a proteínas de interés en las células nerviosas, lo que permitió destacar en color los nervios simpáticos. Estos últimos cumplen funciones clave en la regulación involuntaria de órganos y tejidos.

Finalmente, el grupo utilizó una técnica de marcaje viral que posibilitó rastrear la longitud total de axones individuales pertenecientes al nervio vago. De este modo, se obtuvieron mapas precisos de las trayectorias nerviosas para distintos sistemas fisiológicos.

Resultados y hallazgos sobre las rutas nerviosas

El empleo del método permitió observar por primera vez con nitidez el recorrido y la ramificación de numerosos nervios a escala corporal. Uno de los resultados más notables se obtuvo al mapear las fibras del nervio vago, que conectan el cerebro con los órganos de la cavidad torácica y abdominal.

Las imágenes revelaron que estas fibras suelen tomar una ruta directa y no ramificada hacia sus órganos diana, un patrón anatómico que hasta ahora no había sido probado con tanta claridad.

Similarmente, la visualización de los nervios simpáticos hizo posible rastrear el modo en que estas fibras se distribuyen en órganos como el riñón y otros tejidos, abriendo oportunidades para estudiar con mayor precisión su funcionamiento y organización.

Ann-Shyn Chiang, neurocientífica de la Universidad Nacional Tsing Hua en Taiwán, valoró este avance como un paso significativo en la posibilidad de expandir la conectómica más allá del cerebro, al proporcionar un mapa integral del sistema nervioso en mamíferos.