Se desconoce el origen exacto del microscopio óptico. El término fue acuñado por el botánico alemán Giovanni Faber en 1625. Sin embargo, sus orígenes se remontan mucho más atrás. Se han encontrado lentes de aumento biconvexas simples ya en la antigua Babilonia. Se cree que los primeros creadores de un dispositivo similar al moderno fueron los Janssen, padre e hijo, quienes vivieron en Ámsterdam a finales del siglo XVI y fabricaban gafas. Su invento, un cilindro metálico con dos lentes, proporcionaba un aumento de 5 a 10 veces. El renombrado italiano Galileo Galilei también contribuyó al desarrollo del microscopio, llamando a su creación "occhiolino" (ojito). Hoy en día, es imposible imaginar el trabajo científico y de laboratorio en todos los campos, desde la medicina y la geología hasta la industria pesada, sin este instrumento.
Los estudiantes de la Universidad de Minería de San Petersburgo adquieren habilidades prácticas básicas en el uso del microscopio óptico como parte del programa educativo de competencia profesional adicional (CPA), "Instrumentación para la Investigación de la Estructura de Materiales". Las clases están diseñadas para estudiantes de primer año y se imparten en el Departamento de Ciencia de Materiales y Tecnología de Productos Artísticos y en el Departamento de Geología.
Antes de ingresar a la universidad, muchos jóvenes tenían, en el mejor de los casos, experiencia trabajando con un microscopio escolar, estudiando células de la cebolla y polen de plantas en clase de biología. Esto, sin duda, no es suficiente para emprender un trabajo independiente y realizar investigación científica. Sin mencionar que los microscopios metalográficos y petrográficos que se encuentran en los laboratorios universitarios difieren significativamente de los escolares y están dirigidos a futuros científicos de materiales y técnicos en procesamiento artístico. Estos modelos funcionan con luz reflejada, ya que los metales y la gran mayoría de los materiales no transmiten la luz.
Algunos microscopios están equipados con cámaras digitales que pueden mostrar imágenes en un monitor de ordenador, lo que permite a los usuarios pasar de la observación microscópica estándar a la fotografía digital y procesar las imágenes resultantes.
"El software propietario Leica Application Suite (LAS) nos permite resolver tareas básicas de análisis de la estructura de los materiales, como la determinación del tamaño del grano y los parámetros lineales de un objeto", explica Andrey Mikhailov, profesor adjunto del Departamento de Ciencia de los Materiales y Tecnología de Productos Artísticos.
El mantenimiento y la reparación de este tipo de equipos requieren un esfuerzo y un gasto considerables. Por lo tanto, es fundamental operarlos de forma correcta y segura. Durante el curso, los estudiantes se familiarizan completamente con el equipo, su propósito, sus principios de funcionamiento y su diseño. También aprenden técnicas básicas para manipular muestras y cómo seleccionar el aumento adecuado.
"Los alumnos resuelven entonces problemas sencillos, como buscar áreas específicas de la sección, centrarse en los puntos extremos de la muestra, buscar artefactos estructurales, etc.", añade Mikhailov.
Para la formación se utilizan muestras metalográficas reales de diversas aleaciones y materiales, incluyendo distintos grados de acero. También sirven para resolver problemas sencillos como localizar zonas específicas de la muestra, centrarse en los puntos extremos, buscar artefactos estructurales, etc.
- Para los estudiantes de primer año que aún no han estudiado física en la universidad, el programa DPK se basa en sus conocimientos de óptica adquiridos en la escuela. Por ejemplo, podrán estudiar tipos específicos de defectos o inclusiones. Esto implica participar en una investigación experimental completa y desarrollar el pensamiento científico. Por lo tanto, cuando comienzan el trabajo de laboratorio, los estudiantes ya dominan tanto la teoría como la práctica del uso del microscopio, y saben cómo configurar el instrumento y observar exactamente lo que necesitan, afirma Oksana Ganzulenko, profesora asociada del Departamento de Ciencia de Materiales y Tecnología de Productos Artísticos.
Para los futuros joyeros, estudiantes de primer año del Departamento de Metalistería Artística, esta es su primera experiencia práctica seria con la óptica. Las primeras tareas que les asigna el instructor consisten en aprender a enfocar, ajustar el instrumento, mover cuidadosamente las muestras sobre la plataforma y registrar los cambios.
- "Cualquier cambio en un material suele afectar su estructura. Hoy hemos observado que cuanto mayor es la carga, más rápidamente se desarrollan las grietas. Inicialmente, durante la deformación plástica, las grietas discurren paralelas a la superficie, pero luego comienzan a formar filamentos que se extienden hacia ella y crecen rápidamente. Por ejemplo, en el acero, el hidrógeno provoca la formación de grietas, y estudiamos estas grietas y otros defectos. Analizando la microestructura, podemos determinar qué acero es más resistente al daño", explica Andrey Kozhukhov, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencia de Materiales y Tecnología de Productos Artísticos.
Ivan Romanov, estudiante de primer año del Instituto de Biotecnología e Informática, especializado en "Tecnología de Procesamiento de Materiales Artísticos", subraya que es fundamental que un ingeniero-tecnólogo comprenda la estructura de un material.
- "Hoy examinamos la estructura de los metales, específicamente la estructura ferrita-perlita. Atamos el metal con ácido nítrico y luego lo examinamos bajo un microscopio, analizando su estructura, grietas y pliegues. Mi futura profesión es la de ingeniero y tecnólogo. Para mí es fundamental comprender la estructura de un material para determinar si es posible fabricar un producto propuesto por un cliente o artista. Debo desarrollar una tecnología de fabricación. Si desconozco la estructura, no podré desempeñar mi labor profesional", afirma Ivan Romanov.
Los conocimientos tecnológicos adquiridos a través del DPK serán útiles para los jóvenes, al menos durante sus estudios superiores, cuando cursen disciplinas relacionadas con la ciencia de los materiales. En el mejor de los casos, serán invaluables para sus futuras carreras. En los laboratorios, ya sean industriales o científicos, los microscopios se utilizan por doquier.
Milla Vlasova, estudiante de primer año del Instituto de Biotecnología e Informática (IBIO), con especialización en "Tecnología de Procesamiento de Materiales Artísticos", tendrá la oportunidad de aplicar sus habilidades de investigación en metales incluso antes. Este verano, realizará una pasantía en Ekaterimburgo, donde visitará la fábrica de joyería Antonov Stone-Cutting House, especializada en la creación de piezas únicas de joyería y tallado de piedras. El viaje incluirá componentes teóricos y prácticos. Confía en que las habilidades que ha adquirido en el manejo de los equipos durante sus estudios actuales le serán útiles en la producción real.
- Lo que nos están explicando ahora está directamente relacionado con mi profesión. Los conocimientos que he adquirido aquí me serán útiles en el futuro al trabajar con diversos metales. Ayer trabajamos con las máquinas y determinamos la dureza del metal. Ajustamos el equipo e incluso limpié las muestras de corrosión para obtener resultados más precisos. Fue muy útil y visual.
En total, la Universidad de Minería de San Petersburgo de la Emperatriz Catalina II ofrece 425 programas de competencias profesionales adicionales y 61 programas de formación profesional. Estos programas abarcan competencias tanto de ingeniería como digitales, teniendo en cuenta la implementación de soluciones digitales en las industrias tradicionales. A lo largo de sus estudios, los estudiantes dominan al menos ocho competencias profesionales adicionales y obtienen al menos dos programas de formación profesional. Esto les permite no solo adquirir conocimientos fundamentales en su campo principal, sino también convertirse en especialistas muy demandados con una amplia gama de habilidades aplicadas.