顯微成像類諾貝爾獎回顧：將光學(xué)顯微技術(shù)帶入納米尺度

 (圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2014年諾貝爾化學(xué)獎授予埃里克•白茲格（Eric Betzig）、斯蒂芬•黑爾（Stefan W. Hell）和威廉•莫爾納（William E. Moerner），以表彰他們?yōu)榘l(fā)展超高分辨率熒光顯微鏡所作的貢獻。 

獲獎理由

很長時間以來，人們都認為光學(xué)顯微技術(shù)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，這被稱為“阿貝衍射極限”。然而，2014年諾貝爾化學(xué)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(xué)顯微技術(shù)帶到了納米尺度。

成果解析

埃里克•白茲格、斯蒂芬•黑爾和威廉•莫爾納由于超越了0.2微米這個極限而被授予2014年的諾貝爾化學(xué)獎。由于他們的貢獻，現(xiàn)在通過光學(xué)顯微鏡我們可以觀察到納米世界。

此次諾貝爾化學(xué)獎授予兩項不同的工作。其中一項是斯蒂芬•黑爾在2000年開發(fā)的STED顯微鏡技術(shù)。這項技術(shù)同時使用兩束激光，其中一束激發(fā)熒光分子發(fā)光，另外一束將除了一個納米尺寸之外的熒光全部猝滅掉。這樣，通過一個納米一個納米地掃描樣品，我們可以獲得分辨率高于阿貝衍射極限的圖像。

另一項工作來自于埃里克•白茲格和威廉•莫爾納，他們各自獨立地建立了單分子顯微鏡(single molecule microscopy)的基礎(chǔ)。這項成果可以將單個分子的熒光打開或者關(guān)掉�？茖W(xué)家們對同一區(qū)域反復(fù)成像，每次只允許幾個分散的分子發(fā)光。將這些圖像疊加就獲得了分辨率達到納米尺 度的圖像。在2006年，埃里克•白茲格首次使用了這種方法。

獲獎?wù)吆喗?/strong>

斯蒂芬•黑爾（StefanW. Hell）：德國人。1962年出生于羅馬尼亞的阿拉德（Arad），1990年在德國海德堡大學(xué)獲得博士學(xué)位�，F(xiàn)為哥廷根馬克斯•普朗克生物物理化學(xué)研究所主任，和位于德國海德堡的德國癌癥研究中心部門負責(zé)人。

早在2004年徠卡顯微系統(tǒng)就與Stefan Hell合作推出了商業(yè)化4Pi超高分辨顯微鏡，開啟了超高分辨產(chǎn)品商業(yè)化的先河。

2007年,他將STED專利技術(shù)授權(quán)徠卡研發(fā)STED超高分辨顯微鏡，推向市場后，該系列產(chǎn)品廣受好評。

埃里克•白茲格（Eric Betzig）：美國人。1960年生于美國密歇根州安阿伯（Ann Arbor）市，1988年獲康奈爾大學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)為美國弗吉尼亞州阿什伯恩市（Ashburn）霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所珍莉亞農(nóng)場研究園區(qū)研究組長。
 

威廉•莫爾納（William E. Moerner）：美國人。1953年出生于加利福尼亞州的普萊森頓（Pleasanton），1982年在康奈爾大學(xué)獲博士學(xué)位�，F(xiàn)為斯坦福大學(xué)哈里•莫舍化學(xué)教授和應(yīng)用物理學(xué)兼職教授
 

2014年諾貝爾化學(xué)獎獲獎?wù)邆兝�用熒光分子為細小的物體“標記”，讓它們在顯微鏡下變得五彩繽紛，輪廓清晰，使科學(xué)家能在顯微鏡下一瞥納米級別的微小世界。

今天，納米顯微技術(shù)已經(jīng)在全球被廣泛使用，并且不斷在為人類做出新的貢獻。

諾貝爾化學(xué)獎評選委員會在聲明中說，科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)在真正意義上擴大了科學(xué)家們的視野，從此以后，科學(xué)家們就能在顯微鏡下看到生物細胞內(nèi)納米級別的粒子運動的情況。他們可以看到微小的粒子是如何在神經(jīng)細胞之間形成突觸的，也可以看到那些在帕金森癥、阿茨海默癥等等疾病的萌發(fā)中起到關(guān)鍵作用的微小蛋白質(zhì)粒子，還能跟蹤胚胎分裂時單個蛋白質(zhì)分子的運動軌跡。

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