Piense en las herramientas de un artista. ¿Se imagina pintura y un lienzo o un cincel y una piedra? Entonces quizá le sorprenda conocer la fotomicrografía del arte cristalino, el inesperado arte de obtener imágenes de cristales con un microscopio. La manualidad destaca los bellos colores, texturas y patrones de los cristales vistos a través de la lente del microscopio.
Basta con ver la imagen de arriba. A primera vista, puede parecer un cuadro abstracto. Sin embargo, en realidad muestra el cristal de un medicamento tópico para el tratamiento de verrugas, también conocido como eliminador de callos. En el portaobjetos del microscopio se puede ver el bonito patrón que ha evolucionado durante el proceso de cristalización de la sustancia.
Me complace decir que esta imagen, que capturé utilizando un microscopio modificado para la polarización, ¡ganó en la categoría de ciencia e ingeniería de materiales del Premio Evident Global Imagen del Año 2022! Puede leer más sobre la imagen premiada aquí. Si tiene curiosidad por saber cómo obtener imágenes similares, siga leyendo para obtener consejos sobre cómo iniciarse en la fotomicrografía de arte cristalino.
Shyam Rathod sostiene el premio de ciencia de los materiales del concurso Imagen Evidente del Año 2022.
Luz polarizada sobre el mundo oculto de los cristales
La fotomicrografía de arte cristalino consiste en utilizar un microscopio polarizador junto con técnicas innovadoras para hacer una fina capa de cristales que se colocará en un portaobjetos de microscopio. Se obtiene la imagen de la mejor región de la platina del microscopio, que puede tener un tamaño aproximado de 1×1 mm o menos en función del aumento de la lente del objetivo.
La sincronización también es importante, ya que debes pulsar la cámara en el momento exacto en que surja el bello dibujo durante la cristalización. Las formas, texturas y patrones son diferentes cada vez que se forma el cristal, por lo que no volverá a obtener la imagen exacta. Esto hace que todas las imágenes tengan una belleza única.
¿Estamos mirando al océano? Esta imagen es en realidad eritritol derretido, un edulcorante artificial. En el proceso de fusión, las burbujas de aire quedan atrapadas en el cristal y se solidifican en su interior como una cavidad. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
6 razones para observar los cristales con luz polarizada
Una de las piezas clave del equipo para tomar bellas y coloridas imágenes de cristales es un microscopio polarizador, así que adentrémonos en la ciencia y el arte que hay detrás. Un microscopio polarizador es una herramienta esencial para observar cristales por varias razones fundamentales:
1. Detección de birrefringencia
Muchos cristales presentan birrefringencia, un fenómeno por el que un cristal divide la luz en dos rayos que viajan a velocidades diferentes, lo que da lugar a dos imágenes. Un microscopio de luz polarizada, con sus filtros polarizadores, está diseñado para detectar y analizar esta propiedad.
2. Contraste mejorado
La luz polarizada aumenta el contraste entre el cristal y su fondo, lo que facilita la observación de los detalles y las estructuras del cristal. Esto es especialmente útil para cristales transparentes o translúcidos.
Imágenes de microcristales bajo luz normal (izquierda) y luz polarizada (derecha). Imágenes cortesía de Shyam Rathod.
3. Análisis de las propiedades ópticas
El uso de luz polarizada permite el estudio detallado de las propiedades ópticas de un cristal, incluidos su índice de refracción y su orientación óptica. Esta información puede ser crucial para identificar y caracterizar distintos tipos de cristales.
4.Análisis de tensiones
En la ciencia de los materiales, la microscopía de luz polarizada ayuda a observar los patrones de tensión dentro de los cristales. Esto es especialmente importante en campos como la mineralogía y la ingeniería de materiales, donde es esencial comprender la tensión interna de un material.
5. Observación de los colores de interferencia
Bajo luz polarizada, algunos cristales muestran colores únicos debido a efectos de interferencia. Este fenómeno puede utilizarse para identificar determinados minerales y comprender mejor la estructura cristalina.
6. Identificación de minerales
En geología y mineralogía, la microscopía de luz polarizada es una herramienta estándar para identificar minerales. Muchos minerales tienen propiedades ópticas distintas bajo luz polarizada, lo que ayuda a su identificación.
Como se ha destacado anteriormente, un microscopio polarizador es una herramienta inestimable en el estudio de los cristales, ya que ofrece una mayor visibilidad, un análisis detallado de las propiedades ópticas y una visión única de la estructura interna y los patrones de tensión de los materiales cristalinos.
Todas estas ventajas la convierten en una herramienta increíble para la fotomicrografía de arte cristalino. Si no tiene a mano un microscopio polarizador, puede montar usted mismo un sistema de obtención de imágenes, como se detalla a continuación.
Equipo necesario para captar imágenes en color de microcristales
La configuración recomendada del sistema incluye:
1. Microscopio polarizador
Aunque un microscopio polarizador dedicado funcionaría, convertí un microscopio trinocular en un microscopio polarizador. Para ello, inserté dos filtros de polarización, cortados a medida, en la trayectoria óptica: uno bajo el cabezal y el otro bajo el condensador.
También utilizo a veces un plástico de celofán de bajo presupuesto (retardador) para resaltar los colores. Al girar el retardador se obtienen diferentes colores en el dibujo. Puedes hacer un retardador utilizando una lámina de plástico, fina como la cubierta de un CD, o experimentando con distintos plásticos. Algunas personas utilizan una lámina de mica, pero el plástico barato funciona muy bien.
Beta-alanina y L-glutamina disueltas en vodka. Las imágenes muestran la misma diapositiva con el retardador girado en un ángulo diferente, lo que hace que aparezcan distintos colores en el patrón. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
2. Sistema de imágenes
La cámara del microscopio digital se conecta a un ordenador portátil mediante un cable USB controlado por software. Utilizo una aplicación de imágenes de escritorio para ver, editar y controlar la cámara. Un acoplador mecánico conecta la cámara al cabezal del microscopio. Para mi configuración, diseñé y fabriqué un acoplador DIY con una impresora 3D. Se necesita una fuente de luz primaria, como la fuente de luz incorporada de un microscopio, preferiblemente luz blanca LED, o un flash de bricolaje.
Acoplador impreso en 3D para conectar la cámara al cabezal del microscopio. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
3. Productos químicos puros
Se puede obtener un microcristal utilizando una sustancia química (o la combinación de varias sustancias químicas) de dos maneras: disolviendo el producto químico en una solución o fundiendo el polvo del producto químico en un calentador de temperatura controlada.
He aquí un breve resumen de los dos métodos:
- Fundir directamente los productos químicos puros calentándolos y enfriándolos a continuación. Como referencia, véase el método de fusión de Peter Juzak de Alemania. Algunos productos químicos que utilizo para fundir cristales son la urea, el paracetamol, el azufre, el acetato de amonio, la cafeína, el mentol y el inositol.
- Disolver los productos químicos en agua o alcohol. Como referencia, véase el método de disolver, calentar y enfriar de Loes Modderman de los Países Bajos. La mayoría de los productos químicos se disuelven en el agua del grifo, por lo que la lista de productos químicos que puede utilizar está llena de posibilidades. También podrías probar con vodka o etanol como disolvente en lugar de agua.
Combinando diferentes productos químicos o ajustando la proporción de los mismos se crearán patrones diferentes, ¡así que ponte creativo! Junto con los productos químicos, necesitarás portaobjetos y cubreobjetos para mantener las sustancias durante el proceso de obtención de imágenes. Puedes utilizar los cubreobjetos para aplanar los cristales y crear nuevos patrones.
¡Esto no es un cuadro de arte salpicado! La imagen muestra azufre fundido captado al microscopio. Cada vez que se funde la sustancia y se presiona el cubreobjetos, el grosor de los cristales bajo el portaobjetos se reduce y aparecen patrones y colores más bellos. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
Aunque pueda parecer una pintura de dunas en el desierto, en realidad se trata del microcristal de beta-alanina y L-glutamina (BA-LG) disuelto en vodka. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
4. Calefactor con control de temperatura
Calentar los portaobjetos con un producto químico a la temperatura deseada es esencial para evitar el sobrecalentamiento o que los productos químicos hiervan, se evaporen o se quemen. Además, los distintos productos químicos se funden a temperaturas diferentes. Tengo un calentador que ofrece un rango de temperatura de 50 °C a 300 °C o de 122 °F a 572 °F.
Calentador de temperatura controlada para fundir productos químicos utilizados en la fotomicrografía de arte cristalino. Imagen cortesía de Shyam Rathod.
Consejos adicionales para crear arte microscópico con cristales
Siempre he pensado que la mejor forma de llegar a otros mundos es a través de una química más pequeña que más grande. Si quiere vivir una aventura que le adentre en el arte oculto en el micromundo, ¡pruebe la fotomicrografía de arte cristalino! Para más orientación, únete al grupo de Fotomicrografía de Arte Cristalino en Facebook creado por Loes
Modderman, donde podrás aprender de compañeros microscopistas sobre este raro arte. Tal vez encuentres allí inspiración para crear tu propia obra de arte.
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