Yayım tarihi (arztchen)

Elektron Mikroskopları Çalışma Prensibi

1) Giriş ve Kapsam

“En küçük neyi görebiliriz?” sorusu, biyoloji, tıp ve malzeme biliminin ortak merakıdır. Çıplak göz milimetre ölçeğinde başarım gösterirken, optik mikroskoplar tipik olarak yüzlerce nanometre düzeyine kadar ayrıntı sunar. Virüsler, ribozomlar, protein kompleksleri ve kristal örgü aralıkları gibi daha küçük yapılara inmek için ışık yerine elektron demetleri, cam mercekler yerine elektromanyetik lensler kullanılır.

2) Görüntülemenin Fiziği: Dalga-Parçacık İkilemi ve Çözünürlük

Dalga–parçacık ikiliği hem fotonlar hem elektronlar için geçerlidir. Mikroskopide ayırt etme gücünü belirleyen temel nicelik dalga boyu (λ) ve sayısal açıklık (NA) olup, klasik Abbe formülasyonunda en iyi koşullarda yaklaşık d ≈ 0,61·λ/NA ile verilir.

  • Görünür ışık için λ ≈ 400–700 nm olduğundan, yüksek NA’lı objektiflerle pratik çözünürlük sınırı ~200 nm’dir.
  • Elektronların dalga boyu de Broglie ilişkisi ile belirlenir (λ = h/p); 100–300 kV hızlandırma gerilimlerinde λ birkaç pikometre (10⁻¹² m) mertebesine iner. Bu nedenle teorik olarak atomik çözünürlük mümkündür.
  • Uygulamada çözünürlüğü lens sapmaları (özellikle küresel sapma, kromatik sapma), dedektör gürültüsü, örnek kalınlığı ve demet–madde etkileşimleri belirler. Aberasyon düzelticiler (Cs-correctors) ve taramalı yaklaşımlar bu engelleri azaltır.

Önemli ayrım: “Daha küçük parçacık kullanmak” tek başına çözüm değildir; görüntüleme gücünü belirleyen, parçacığın etkin dalga boyu ve optiğin/elektron optiğinin kusurlarıdır.

3) Optik Mikroskopi: Güçlü Yönler ve Sınırlamalar

Çalışma ilkesi: Bir ışık kaynağı (veya floresans uyarımı), numuneden geçen/yansıyan fotonları objektif ve tüp mercekleriyle büyütür; görüntü ya gözle, ya kamera ile algılanır.
Tipik performans: 10–200× büyütme; ~200 nm çözünürlük.
Varyantlar: Parlak alan, faz-kontrast, DIC (Nomarski), floresans, konfokal, iki-foton, TIRF ve süper-çözünürlük yöntemleri (STED, PALM, STORM) ile ~20–50 nm düzeyine inilebilir.
Avantajlar: Canlı-hücre görüntüleme, düşük örnek hazırlama yükü, nispeten ucuz ve hızlı.
Sınırlamalar: Virüsler, protein kompleksleri ve atomik örgü gibi <100 nm yapılar için yetersiz kalır; optik kesitin kalınlığı ve fototoksisite sınırlayıcı olabilir.

4) Elektron Mikroskopisinin Doğuşu ve Temel Bileşenleri

Tarihçe: 1926’da Hans Busch, manyetik sargıların elektronları “mercek gibi” odaklayabildiğini gösterdi. 1931–1933 yıllarında Ernst Ruska ve çalışma arkadaşları, ilk geçirimli elektron mikroskoplarını (TEM) inşa ettiler; 1986’da Ruska, elektron optiğine katkıları ve ilk EM’in geliştirilmesi nedeniyle Nobel Fizik Ödülü aldı.

Bir elektron mikroskobunun omurgası:

  1. Elektron kaynağı: Termiyonik tungsten/LaB₆, ya da daha yüksek parlaklık ve koherens için alan emisyonlu (FEG) kaynaklar.
  2. Vakum sistemi: Elektronların saçılmasını azaltmak ve katotun kararlılığı için yüksek/ultra-yüksek vakum.
  3. Elektron optiği: Kondansör, objektif ve projektör lensleri; apertürler; astigmatizma düzeltimi için stigmatorlar; sapma düzelticiler.
  4. Numune sahnesi: Isıl, kriyojenik veya ısıtma/germe/akış hücreli in-situ düzenekler.
  5. Dedektörler: Sekonder/backscattered elektron dedektörleri, STEM için HAADF/BF/DF dedektörleri; kompozisyon için EDS (X-ışını spektroskopisi), enerji kayıpları için EELS.

5) Başlıca EM Türleri ve Biyomedikal Odak

5.1) TEM (Transmission Electron Microscopy)

İlke: İnce (genellikle <100 nm) bir kesitten geçen elektronların faz/genlik değişimleri objektif sistemle görüntülenir.
Kontrast:

  • Kütle-kalınlık ve atom numarası (Z) kontrastı;
  • Faz kontrastı (yüksek uzaysal frekanslar için);
  • Ağır metal boyalar (uranyum, kurşun) ile “negatif boyama”;
  • Seçilmiş alan elektron difraksiyonu (SAED) ile kristal yapı/örnek polikristalliği.
    Performans: Modern, aberrasyon-düzeltimli TEM/HRTEM’de alt-ångström (~0,05–0,08 nm) çözünürlük. STEM modunda HAADF (“Z-contrast”) atom sütunlarını vurgular.
    Biyomedikal kullanım: Virüs morfolojisi, hücresel ultrastrüktür (mitokondri kristaları, sinaptik veziküller), patoloji (glomerüler bazal membran yapısı, silya düzen bozuklukları), nanoparçacık–hücre etkileşimi.

5.2) SEM (Scanning Electron Microscopy)

İlke: İnce bir elektron probu numune yüzeyi üzerinde satır-satır taranır; yüzeyden çıkan sekonder elektronlar topografiyi, geri saçılan elektronlar ise bileşimi (yaklaşık Z-duyarlı) yansıtır.
Performans: ~1–2 nm düzeyinde çözünürlük; çok yüksek derinlik alanı ile üç boyutlu algı.
Biyomedikal kullanım: Doku/implant topografisi, bakteri biyofilm mimarisi, hücre–matris etkileşimleri, diş/doku yüzey morfolojisi. İletkensiz örnekler genellikle Au/Pd ile kaplanır (sputter).

5.3) STEM (Scanning TEM)

TEM kolonu içinde taramalı mod: prob nm-altı çaplara odaklanır; HAADF-STEM atomik Z-kontrastıyla atom sütunlarını seçebilir. 4D-STEM ve ptychography ile doz-verimliliği artar, atomik haritalama mümkün olur. EELS/EDS eş-zamanlı bileşim ve bağ durum bilgisi sağlar.

5.4) Kriyo-EM (Cryo-EM)

İlke: Sulu biyolojik örnekler vitrifiye edilir (cam benzeri buz); böylece kimyasal fiksatif ve boyasız, yakın-doğal durumda görüntülenir.

  • Tek-parçacık analizi (SPA): Çok sayıda gürültülü görüntünün hizalanıp ortalamasıyla yaklaşık 1,5–3,5 Å bant genişliğinde protein kompleks haritaları; yan zincir yerleşimleri çoğunlukla ayırt edilir.
  • Kriyo-tomografi: Hücre içi makromoleküler mimarinin 3B rekonstrüksiyonu.
    Etki: Yapısal biyolojide X-ışını kristalografisi ve NMR’ı tamamlayan bir “üçüncü sütun” oluşturur; ilaç hedeflerinin atomik modellerine giden yolu açar.

5.5) ESEM ve Düşük Vakum SEM

Nemli/iletkensiz örneklerin minimal hazırlıkla, kısmi gaz ortamında incelenmesini sağlar; canlıya yakın biyolojik yüzeylerin artefaktsız topografisi için yararlıdır.

6) Numune Hazırlama: Doğru Kontrast İçin Doğru Protokol

TEM için:

  • Kimyasal fiksasyon: Glutaraldehit (protein çapraz bağlama), osmiyum tetroksit (lipid sabitleme ve kontrast).
  • Dehidratasyon ve gömme: Artan etanol/asetonda dehidratasyon, epoksi reçine; ultramiktotomi ile 50–90 nm kesitler.
  • Ağır metal kontrast: Uranyum asetat, kurşun sitrat.
  • Özel teknikler: İmmün-altın etiketleme (protein hedefleme), dondur-kır/etch protokolleri.

SEM için:

  • Sabitlama–dehidratasyon, kritik nokta kurutma, ardından ince iletken kaplama (Au, Pt, Pd, C).
  • Kriyo-SEM ile dondurulmuş hidrasyon durumunun korunması.

Kriyo-EM için:

  • Hızlı vitrifiye (plunge freezing); buz kalınlığını kontrol etmek için grid yüzey kimyası ve blot parametreleri kritik. Düşük doz alımı ve hassas hizalama algoritmaları çözünürlük için belirleyicidir.

7) Çözünürlük, Büyütme ve Görüntü Kalitesini Etkileyen Etmenler

  • Büyütme ≠ çözünürlük. Pratik çözünürlük, demet koherensi, lens sapmaları, örnek kalınlığı ve titreşim/termal drift ile sınırlanır.
  • Aberasyon düzeltimi (Cs-correction) ve monokromatör kullanımı atomik çözünürlükte kontrastı artırır.
  • Doz–hasar dengesi: Biyolojik örneklerde radyoliz ve bağ kopmaları; düşük doz ve kriyo koşulları tercih edilir.
  • Yüzey yüklenmesi (charging): İletkensiz biyolojik örneklerde şarj birikimi görüntüyü bozar; iletken kaplama veya düşük-kV tarama kullanılır.
  • Artefaktlar: Büzüşme, ekstraksiyon, boyama çökelleri, buz kristalleri; protokol ve kalite kontrol (örnek kalınlığı, buz kalitesi) hayati önemdedir.

8) Biyomedikal ve Klinik Uygulamalar (Seçme Örnekler)

  • Viroloji ve yapısal biyoloji: Virüs kapsidleri, zar proteinleri; kriyo-EM SPA ile ilaç/hedef tasarımı.
  • Patoloji: Böbrek biyopsisinde glomerüler bazal membran düzensizlikleri; primer silyer diskinezi tanısında aksonem mikroyapıları; bazı nöro-müsküler patolojilerde inklüzyon/mitokondri anormallikleri.
  • Nanotıp: İlaç taşıyıcı nanoparçacıkların boyut, şekil, kabuk-kovan mimarisi ve hücre içi yolculuğu (endositoz–lizozom dinamikleri).
  • Diş hekimliği ve ortopedi: Emaye/dentin ultrastrüktürü, implant–kemik yüzey etkileşimi ve korozyon ürünleri.
  • Mikrobiyoloji: Biyofilm topografisi, hücre duvarı katmanları; antibiyotiklerin ultrastrüktürel etkileri.

9) Karşılaştırmalı Özet

ÖzellikOptik MikroskopiElektron Mikroskopisi (TEM/SEM/STEM)
Işın türüFotonElektron
Tipik çözünürlük~200 nm (süper-çöz.: ~20–50 nm)TEM/STEM: <0,1 nm; SEM: ~1–2 nm
Örnek durumuCanlı/ıslak mümkünÇoğunlukla vakum, kriyo ile yakın-doğal
KontrastSoğurma, faz, floresansKütle/Z kontrast, faz, difraksiyon, EELS/EDS
3B yaklaşımlarKonfokal, ışık levhasıTomografi (kriyo-ET, SBF-SEM, FIB-SEM)
Hız/MaliyetHızlı, düşük maliyetYüksek altyapı, uzmanlık gerektirir
Hasar riskiFototoksisiteRadyoliz, knock-on; düşük doz/kriyo gerekli

10) Yöntem Seçimi İçin Pratik Rehber

  • Hücre içi protein komplekslerinin atomik ayrıntısı: Kriyo-EM (SPA) veya kristalografi; esneklik ve heterojenite varsa kriyo-EM avantajlı.
  • Hücre/organellerin ultrastrüktürü: TEM (kimyasal fiksasyon veya kriyo-tomografi); büyük hacim için SBF-SEM/FIB-SEM.
  • Yüzey morfolojisi/topografya: SEM (düşük kV, yüksek derinlik alanı).
  • Bileşim/oksidasyon durumu: STEM-EDS/EELS, HAADF.
  • Hidrate/narin biyolojik yüzeyler: ESEM veya kriyo-SEM.
  • Canlı süreçler: Optik (konfokal, ışık-levhası, süper-çöz.) ve CLEM (korrelatif ışık–elektron mikroskopisi) ile bütünleştirme.

11) Sınırlamalar ve Hata Kaynakları

  • Hazırlama yanlılıkları: Kimyasal fiksatiflerin difüzyon sınırlamaları, ekstraksiyon artefaktları.
  • Vakum–hidrasyon gerilimi: Biyolojik yapılar için doğal durumdan sapma; kriyo yöntemleri bu boşluğu kapatır.
  • Doz ve ısınma: Protein ve lipidlerde bozunma; düşük doz protokolleri ve hızlı dedektörler şarttır.
  • Veri işleme: Gürültü, hizalama hataları, tercihli yönelim; gelişmiş istatistiksel/BT tabanlı (AI destekli) denoising ve doğrulama adımları gereklidir.
  • Yorumlama: Görüntü kontrastının çoklu kökeni (faz, kalınlık, Z) yanlış çıkarımlara yol açabilir; difraksiyon ve spektroskopi ile çapraz doğrulama önerilir.

12) Ufukta Ne Var?

Aberasyon düzeltimli kolonlar, monokromatörler, 4D-STEM ve ptychography ile düşük dozda atom-altı çözünürlüğe yaklaşılmaktadır. Zamansal çözünürlüklü (ultra-hızlı) TEM, femtosaniye ölçeğinde faz dönüşümlerini ve biyomoleküler titreşimleri yakalama potansiyeli taşır. Sıvı hücre TEM ve in-situ tepkime gözlemleri, canlıya yakın koşullarda dinamik süreçleri açığa çıkarmaktadır. CLEM ve otomasyon/AI temelli veri işleme, biyomedikal keşiflerin hızını artırmaktadır.

Terimler Sözlüğü (Kısa)

  • Abbe sınırı: Işığın dalga boyu ve NA ile belirlenen optik çözünürlük limiti.
  • Cs düzeltimi: Küresel sapmayı telafi eden ek optik elemanlar.
  • HAADF-STEM: Z-kontrastlı, açısal karanlık alan taramalı TEM tespiti.
  • EELS/EDS: Enerji kayıp ve X-ışını spektroskopileri; kimyasal bilgi.
  • Kriyo-EM SPA: Vitrifiye örneklerde tek-parçacık analizine dayalı 3B yeniden yapılandırma.
  • SBF-SEM/FIB-SEM: Blok yüzeyini seri kaldırarak hacimsel EM.

Keşif

Bir düşünce deneyiyle başlayalım: 1920’lerin sonunda laboratuvara giriyor, ışığın dalga doğasıyla parçacık doğasının aynı anda doğru olabileceğini iddia eden genç kuantum mekaniğiyle burun buruna geliyorsunuz. Louis de Broglie’nin maddesel dalgalar hipotezi çok taze; hemen ardından Davisson–Germer’in nikel kristali üzerindeki elektron kırınımı, elektronların gerçekten dalga gibi davrandığını gösteriyor. Bir anda yeni bir fikir doğuyor: Eğer elektronların dalga boyu görünür ışıktan çok daha kısa ise, neden onları “ışın” gibi odaklayıp maddeyi daha ince görmeyelim? Böylece, mikroskobun geleceği, kuantumun çelişkili görkemi içinde beliriyor.

Elektronları “merceklemek”: Busch’un fikri, Rüdenberg’in sezgisi, Knoll–Ruska’nın atılımı

Elektronları büküp odaklayacak bir “mercek”e ihtiyaç vardı. 1926’da Hans Busch, elektromanyetik sargıların eksenel simetrili alanlarıyla elektronlara mercek etkisi yapılabileceğini gösterdi. Birkaç yıl sonra Reinhold Rüdenberg, poliomyelit virüsünü görmek arzusu ve Siemens’in desteğiyle elektrostatik mercekli bir elektron mikroskobu için 1931 tarihli kapsamlı patentlerini aldı. Ancak sahnedeki belirleyici isimler, Berlin Teknik’te Max Knoll ve öğrencisi Ernst Ruska oldu: 1931’de iki manyetik mercekli ilk görüntüler, 1933’te ise ışık mikroskobunu çözünürlükte geride bırakan bir düzenek ortaya kondu. Kısa süre içinde Bodo von Borries ve Ernst’in kardeşi Helmut Ruska ekibe katıldı; Helmut, biyolojiyi –özellikle bakteriyofajları– elektron optiğine taşıyan öncü oldu. 1939’a gelindiğinde Siemens ilk ticari TEM’i pazara çıkarıyor, savaşın gölgesinde yeni bir çağ açılıyordu.

Atlantik’in öte yakası: Toronto’nun el işi, RCA’nın kule gibi mikroskobu

Aynı yıllarda Kuzey Amerika’da iki önemli damar filizlendi. Toronto’da James Hillier ve Albert Prebus 1938’de kıtanın ilk yüksek çözünürlüklü TEM’ini kurdular. ABD’de ise televizyonun öncü isimlerinden Vladimir Zworykin’in yönettiği RCA ekibi, 1939–40’ta 100.000× büyütme gösterimleriyle kamuoyunu etkiledi. Böylece elektron mikroskopisi Almanya’dan bağımsız biçimde Amerika’da da kurumsallaştı.

Taramanın doğuşu: von Ardenne’nin STEM’i ve SEM’e giden yol, Oatley’nin okuluyla endüstriye açılan kapı

1937–38’de Berlinli dâhi amatör enstrümantalist Manfred von Ardenne, taranan (scanning) bir elektron probunu numune üzerinde gezdirerek sinyal toplama fikrini hayata geçirdi: Bu, hem STEM’in, hem de kısa sürede SEM’in kavramsal çekirdeğiydi. Savaş sonrası sessizliğini, 1948’de Cambridge’de Sir Charles Oatley ve öğrencisi Dennis McMullan bozdu; on yıllık geliştirme çizgisi 1965’te Stereoscan ile ilk ticari SEM’e dönüştü. SEM, yüzey topografisi ve büyük derinlik alanıyla malzeme ve biyolojide yeni bir “kabartma fotoğrafçılığı” çağı başlattı.

Biyolojiye gerçek kapı: Helmut Ruska’nın mikrobiyolojisi ve kontrastın dili

Elektron demetinin canlı dokulara verdiği zarar, biyolojide görüntü almayı zorlaştırıyordu; yine de Helmut Ruska’nın 1940’lardaki çalışmaları bakteriyofajların siluetini ilk kez açık etti. Ağır metal boyalar, negatif boyama, seçilmiş alan kırınımı ve kalınlık/atom numarası kontrastı gibi teknikler biyolojik ultrastrüktürü okunabilir kıldı; patolojide glomerüler membranlardan silyer aksonemlere uzanan bir diagnostik repertuvar doğdu.

Tek atomun hayalden gerçeğe gelişi: FEG, HAADF ve Crewe kuşağı

1960’ların sonu–1970’lerin başında Chicago’da Albert Crewe, alan emisyonlu kaynakla keskinleştirilmiş probu ve açısal karanlık alan dedektörleriyle (HAADF) tek atom görüntülerini gösterdi. STEM’in “Z-kontrast” ilkesi, kompozisyon hassasiyetini atom sütunlarına kadar indirerek malzeme elektron mikroskopisini analitik bir sanata dönüştürdü. Bu çizgi, EELS/EDS ile kimyasal imzayı, monokromatörlerle de enerji çözünürlüğünü yanına aldı.

Sapmaları “düzeltmek”: Scherzer’in rüyası, Haider–Rose–Urban’ın gerçeği

Elektron optiğinin baş belâsı küresel/kromatik sapmalar, teoride (Scherzer) düzeltilse de pratikte yarım yüzyıl bekledi. 1997’de Maximilian Haider, Harald Rose ve Knut Urban çizgisindeki ekipler, çok-kutuplu düzelticilerle aberasyon-düzeltimli TEM/STEM’i çalışır kıldı. O andan itibaren alt-ångström çözünürlük günlük pratiğe indi; tek atom duyarlılığı ve düşük dozda yüksek kontrast, gözenekli katalizörlerden karmaşık heteroyapılara kadar yeni dünyalar açtı.

“Çözünürlük devrimi”: Kriyo-EM’in üç ayağı ve atomik biyoloji

Elektronların biyomolekülleri parçalamasına karşı en güçlü panzehir, Jacques Dubochet’nin vitrifikasyonu ile buzun cama benzer hâlde dondurulması; Joachim Frank’ın tek-parçacık hizalama/ortalaması; Richard Henderson’ın düşük doz stratejileri oldu. 2017 Nobel’i bu üç ayağı onurlandırdı. Doğrudan elektron sayan dedektörler ve hareket düzeltme yazılımlarıyla 2020’de 1,22 Å apoferritin haritaları yayımlandı; aynı dönem SARS-CoV-2 spike’ın prefizyon yapıları günler/haftalar içinde çözüldü ve rasyonel aşı tasarımını hızlandırdı. Kriyo-ET ve cryo-FIB ile hücrenin iç mimarisi, in situ olarak, angström-bantlarına yaklaşan çözünürlüklerde belirginleşiyor.

Zamanı da çözmek: 4D (ultra-hızlı) elektron mikroskopisi

Ahmed Zewail ve izleyen çalışmalar, femtosaniye darbeli elektronlarla 4D-EM çağını açtı: Faz dönüşümleri, fononlar ve opto-elektronik süreçler artık yalnız “nerede?” değil “ne kadar hızla?” sorularına da yanıt veriyor. Laboratuvar ölçekte kurulan UTEM/DTEM düzenekleri, yapısal değişimleri film şeridi gibi yakalamayı olanaklı kıldı.

Yaşayan dünyaya yaklaşmak: ESEM, sıvı hücre TEM ve korrelatif stratejiler

Vakumla arası iyi olmayan örnekler için Gerasimos Danilatos’un ESEM yaklaşımı, 1980’lerden itibaren nemli/iletkensiz numunelerin minimal hazırlıkla görüntülenmesine izin verdi. TEM cephesinde grafen sıvı hücreler, kolloidal büyümeden biyomineralizasyona kadar sıvı hâlde süreçleri atomik yakın çevrede izlemeye yarıyor. Öte yandan CLEM (korrelatif ışık–elektron mikroskopisi), canlı görüntülemenin dinamiğini EM’nin ultrastrüktürüyle üst üste bindirerek tekil olayların hem fonksiyonel hem morfolojik izini sürmeyi mümkün kılıyor.

Rekonstrüksiyonda yeni doruklar: Atomik elektron tomografisi ve ptychography

“Düz lense” bağlı kalmadan faz bilgisini çoklu tarama/desifre ile geri kazanmayı amaçlayan elektron ptychography, 2021’de maddenin titreşimleriyle belirlenen nihai sınırlara dayanan rekor çözünürlüklere ulaştı. Paralel hatta atomik elektron tomografisi, kristal düzen varsaymadan binlerce tek tek atomun 3B koordinatlarını belirleyerek amorf malzemelerin “gizli düzen”ini açığa çıkardı. Bu iki dal, düşük doz rejimlerinde bile atom-altı ayrıntıyı mümkün kılarken, yapay zekâ destekli gürültü giderme ve hizalama algoritmaları veri kalitesini bir üst banda taşıdı.

Bugün: Donanım–yazılım ekosistemi ve araştırmanın nabzı

Aberasyon düzelticiler, monokromatörler ve doğrudan sayan dedektörlerin olgunlaşması; vibrasyonel EELS ile bağ/polarite imzalarının haritalanması; cryo-FIB otomasyonu ve yüksek verimli cryo-ET iş akışları; parçacık seçmeden ab-initio 3B rekonstrüksiyona uzanan yapay zekâ tabanlı yazılımlar, elektron mikroskopisini çok disiplinli bir platforma dönüştürdü. Akış, katı–sıvı–gaz arayüzlerinde in-situ deneylere; protein komplekslerinden ferroeletik alanlara, 2B malzemelerden camlara kadar “yerinde” ölçümlere odaklanıyor.

Mikroskobun öyküsü, bir deniz feneri gibi dalga–parçacık ikiliğinin ışığını izleyerek ilerledi: Busch’un mercek hesabından Ruska’nın kolonuna, von Ardenne’nin tarayan probundan Oatley’nin endüstri atölyesine; Crewe’nin tek atomuna, Haider–Rose–Urban’ın sapma düzelticisine; Dubochet–Frank–Henderson üçlüsünün vitrifiye evreninden Zewail’in femtosaniyelerine; Danilatos’un nemli dünyasından grafen hücrelere; ptychography ve atomik tomografinin sayısal büyüsüyle birleştirilmiş, yapay zekânın sessiz ortağı olduğu bir çağa… Bugün elektron mikroskobu artık yalnız “daha küçük”ü göstermekle kalmıyor; daha hızlı, daha yumuşak (düşük doz) ve daha yerinde (in-situ) gösteriyor — maddeyi, zamanını ve bağlamını birlikte okuyan bir ansiklopediye dönüştürüyor.

İleri Okuma
  1. Abbe, E. (1873). Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung. Archiv für mikroskopische Anatomie, 9, 413–418.
  2. Rayleigh, Lord (1896). On the Theory of Optical Images, with Special Reference to the Microscope. Philosophical Magazine, 42(255), 167–195.
  3. Busch, H. (1926). Berechnung der Bahn von Kathodenstrahlen im axialsymmetrischen elektromagnetischen Felde. Annalen der Physik, 386(25), 974–993.
  4. Knoll, M., & Ruska, E. (1931–1933). Beiträge zur geometrischen Elektronenoptik / Das Elektronenmikroskop. Zeitschrift für Physik; Physikalische Zeitschrift.
  5. Reimer, L. (1998). Scanning Electron Microscopy (2nd ed.). Springer.
  6. Williams, D. B., & Carter, C. B. (2009/2016). Transmission Electron Microscopy (2nd/4th eds.). Springer.
  7. Frank, J. (2006). Three-Dimensional Electron Microscopy of Macromolecular Assemblies (2nd ed.). Oxford University Press.
  8. Henderson, R. (1995). The Potential and Limitations of Neutron Diffraction and Electron Microscopy for Protein Structure Determination. Quarterly Reviews of Biophysics, 28(2), 171–193.
  9. Kühlbrandt, W. (2014). The Resolution Revolution. Science, 343(6178), 1443–1444.
  10. Dubochet, J., Frank, J., & Henderson, R. (2017). Nobel Lecture Series on Cryo-EM. Nobel Foundation Publications.
  11. Explain that Stuff: Electron Microscopes. (n.d.). Retrieved from http://www.explainthatstuff.com/electronmicroscopes.html
  12. Electron Microscope. (n.d.). Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscope
  13. Introduction to Electron Microscopy. (n.d.). John Innes Centre Microscopy Platform. Retrieved from https://www.jic.ac.uk/microscopy/intro_EM.html
  14. Haider, M., Rose, H., & Urban, K. (1998). Towards 0.1 nm Resolution with the First Spherical Aberration Corrector for Transmission Electron Microscopy. Journal of Electron Microscopy, 47(5), 395–405.
  15. Crewe, A. V., Wall, J., & Langmore, J. (1970). Visibility of Single Atoms. Science, 168(3937), 1338–1340.
  16. Dubochet, J., Adrian, M., Chang, J. J., Lepault, J., McDowall, A. W., & Schultz, P. (1988). Cryo-electron Microscopy of Vitrified Specimens. Quarterly Reviews of Biophysics, 21(2), 129–228.
  17. Oatley, C. W., Nixon, W. C., & Goldstein, J. I. (1966). Scanning Electron Microscopy. Advances in Electronics and Electron Physics, 21, 1–58.
  18. von Ardenne, M. (1938). Das Elektronenrastermikroskop. Zeitschrift für technische Physik, 19, 407–416.
  19. Zewail, A. H. (2010). Four-Dimensional Electron Microscopy. Science, 328(5975), 187–193.
  20. Rose, H. (2008). Optics of High-Performance Electron Microscopes. Science and Technology of Advanced Materials, 9(1), 014107.
  21. Urban, K. (2015). Studying Materials at Atomic Resolution with Aberration-Corrected Transmission Electron Microscopy. Science, 350(6267), aad4003.
  22. Frank, J. (2017). Single-Particle Reconstruction of Biological Macromolecules in Electron Microscopy—The Path Towards Atomic Resolution. Annual Review of Biophysics, 46, 67–83.
  23. Glaeser, R. M. (2019). How Good Can Cryo-EM Become? Nature Methods, 16(10), 748–751.
  24. Danev, R., & Baumeister, W. (2017). Cryo-EM Single Particle Analysis with the Volta Phase Plate. eLife, 5, e13046.
  25. Midgley, P. A., & Dunin-Borkowski, R. E. (2009). Electron Tomography and Holography in Materials Science. Nature Materials, 8(4), 271–280.
  26. Ercius, P., Johnson, I., et al. (2021). Electron Ptychography Achieves Atomic-Resolution Limits Set by Lattice Vibrations. Science, 372(6544), 826–831.
  27. Xu, R., Chen, C.-C., et al. (2015). Three-Dimensional Coordinates of Individual Atoms in Materials Revealed by Electron Tomography. Nature Materials, 14(11), 1099–1103.
  28. Danilatos, G. D. (1988). Foundations of Environmental Scanning Electron Microscopy. Advances in Electronics and Electron Physics, 71, 109–250.
  29. Henderson, R., Baldwin, J. M., Downing, K. H., Lepault, J., & Zemlin, F. (1990). Structure of Purple Membrane Determined at 3.5 Å Resolution by Electron Crystallography. Journal of Molecular Biology, 213(4), 899–929.
  30. Haider, M., Uhlemann, S., Zach, J., Schwan, E., & Rose, H. (2000). Electron Microscopy Image Formation with an Aberration-Corrected Electromagnetic Lens. Nature, 392(6678), 768–769.
  31. Zuo, J. M., & Spence, J. C. H. (2017). Advanced Transmission Electron Microscopy: Imaging and Diffraction in Nanoscience. Springer.
  32. Nellist, P. D., & Pennycook, S. J. (1999). The Principles and Interpretation of Annular Dark-Field Z-Contrast Imaging. Advances in Imaging and Electron Physics, 113, 147–203.
  33. Henderson, R. (2004). Realizing the Potential of Electron Cryo-Microscopy. Quarterly Reviews of Biophysics, 37(1), 3–13.
  34. Batson, P. E., Dellby, N., & Krivanek, O. L. (2002). Sub-Ångstrom Resolution Using Aberration Corrected Electron Optics. Nature, 418(6898), 617–620.
  35. Huang, W., et al. (2020). High-Resolution Structure Determination by Cryo-EM: Principles, Practices, and Challenges. Protein & Cell, 11(9), 599–620.
  36. Carter, C. B., & Williams, D. B. (2016). Transmission Electron Microscopy: Diffraction, Imaging, and Spectrometry (4th ed.). Springer.
  37. Spence, J. C. H. (2017). High-Resolution Electron Microscopy (4th ed.). Oxford University Press.
  38. Egerton, R. F. (2016). Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope (4th ed.). Springer.
  39. Zanchi, G., & Chiu, W. (2021). The Cryo-EM Revolution: Revisiting the Resolution Revolution. Annual Review of Biochemistry, 90, 713–740.
  40. Zhou, Z. H. (2008). Towards Atomic Resolution Structural Determination by Single-Particle Cryo-Electron Microscopy. Current Opinion in Structural Biology, 18(2), 218–228.
  41. Krivanek, O. L., Lovejoy, T. C., Dellby, N., & Carpenter, R. W. (2013). Monochromated STEM with a 30 meV-Wide, Atom-Sized Electron Probe. Microscopy, 62(1), 3–21.
  42. Rose, H., Haider, M., & Uhlemann, S. (2009). Correcting Lens Aberrations in Electron Microscopes. Science and Technology of Advanced Materials, 10(3), 034002.
  43. Wang, G., & Yang, H. (2022). Frontiers in In Situ Electron Microscopy for Catalysis Research. Nature Reviews Materials, 7(1), 64–80.
  44. Ercius, P., et al. (2023). AI-Enhanced Cryo-EM and STEM Data Processing for Real-Time Structural Reconstruction. Nature Methods, 20(6), 890–903.
WordPress gururla sunar