諾貝爾化學獎獎項解讀
  很長時間以來,人們都認為光學顯微技術無法突破一條極限:它永遠不可能獲得比所用光的半波長更高的分辨率 。然而,2014年諾貝爾化學獎的得主使用熒光分子,巧妙地繞開了這一極限。他們突破性的工作將光學顯微技術帶到了納米尺度。
  在納米顯微學(nanoscopy)的領域中,科學家使活細胞中不同分子的運動可視化——他們能夠看到腦部神經細胞間的突觸是如何形成的,他們能夠觀察到與帕金森氏症、阿爾茲海默症和亨丁頓舞蹈症相關的蛋白聚集過程,他們也能夠在受精卵分裂形成胚胎時追蹤不同的蛋白質。
  今天,科學家們竟然能夠從最微小的分子細節來研究活細胞,在前人看來這簡直是不可能的事情。在1873年,顯微鏡學者恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)給傳統的光學顯微鏡分辨率規定了一個物理極限:它不可能突破0.2微米。而艾力克·貝齊格(Eric Betzig)、斯特凡·W·赫爾(Stefan W. Hell)和W·E·莫爾納爾(W. E. Moerner)於2014年被授予諾貝爾化學獎,正是由於突破了這個極限。由於他們的成就,光學顯微鏡現在可以進入納米世界了。
  本次獎項頒給兩個不同的研究。其一是斯特凡·W·赫爾在2000年發明的受激發射損耗(STED)顯微技術。這項研究使用了兩道激光束,一束用來激發熒光分子使其發光,另一束則將大部分發光抵消——除了一塊納米尺度的微小區域。顯微鏡一納米一納米地掃描樣本,並產生圖像,其分辨率遠好於阿貝分辨率的限制。
  艾力克·貝齊格和威廉姆·莫爾納爾各自獨立做出的成就,為第二種方法——單分子熒光顯微術打下了基礎。這種技術關鍵是發現可以打開和關閉單個分子的熒光。科學家們對同一區域多次成像,每次只讓幾個零散的分子發出熒光。通過對這些圖像進行疊加,他們得到了一幅納米級分辨率的超級稠密圖像。2006年,埃里克·白茲格首次將這種技術投入了實際運用。
  今天,納米顯微技術已經在全球被廣泛使用,並且不斷在為人類做出新的貢獻。
  圖片來源:果殼網
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(編輯:SN108)
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