顯微成像類諾貝爾獎(jiǎng)回顧：將光學(xué)顯微技術(shù)帶入納米尺度

 (圖片來(lái)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(jiǎng)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(xiàn)。 

獲獎(jiǎng)理由

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們都認(rèn)為光學(xué)顯微技術(shù)無(wú)法突破一條極限：它永遠(yuǎn)不可能獲得比所用光的半波長(zhǎng)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(jiǎng)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(gè)極限而被授予2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。由于他們的貢獻(xiàn)，現(xiàn)在通過(guò)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(jiǎng)授予兩項(xiàng)不同的工作。其中一項(xiàng)是斯蒂芬•黑爾在2000年開發(fā)的STED顯微鏡技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)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(gè)納米尺寸之外的熒光全部猝滅掉。這樣，通過(guò)一個(gè)納米一個(gè)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(xiàng)工作來(lái)自于埃里克•白茲格和威廉•莫爾納，他們各自獨(dú)立地建立了單分子顯微鏡(single molecule microscopy)的基礎(chǔ)。這項(xiàng)成果可以將單個(gè)分子的熒光打開或者關(guān)掉�？茖W(xué)家們對(duì)同一區(qū)域反復(fù)成像，每次只允許幾個(gè)分散的分子發(fā)光。將這些圖像疊加就獲得了分辨率達(dá)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。

斯蒂芬•黑爾（StefanW. Hell）：德國(guó)人。1962年出生于羅馬尼亞的阿拉德（Arad），1990年在德國(guó)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(guó)海德堡的德國(guó)癌癥研究中心部門負(fù)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(chǎng)后，該系列產(chǎn)品廣受好評(píng)。

埃里克•白茲格（Eric Betzig）：美國(guó)人。1960年生于美國(guó)密歇根州安阿伯（Ann Arbor）市，1988年獲康奈爾大學(xué)博士學(xué)位�，F(xiàn)為美國(guó)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(chǎng)研究園區(qū)研究組長(zhǎng)。
 

威廉•莫爾納（William E. Moerner）：美國(guó)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。現(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(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)邆兝�用熒光分子為�?xì)小的物體“標(biāo)記”，讓它們?cè)陲@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(jí)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(xiàn)。

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說(shuō)，科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)在真正意義上擴(kuò)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(xì)胞內(nèi)納米級(jí)別的粒子運(yùn)動(dòng)的情況。他們可以看到微小的粒子是如何在神經(jīng)細(xì)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(shí)單個(gè)蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

了解更多：徠卡顯微