徠卡顯微鏡諾貝爾化學獎成果超分辨率顯微鏡
2020-09-03 14:41:32
在2014年10月8日，中國科學院瑞典皇家科學院決定授予諾貝爾化學獎2014年Eric Betzig，Stefan W. Hell和William E. Moerner“的超分辨熒光顯微術(shù)的發(fā)展”。
長期以來光學顯微鏡忍住由假定的限制：它絕不會獲得更好的分辨率比光的波長的一半。通過熒光分子幫助諾貝爾獎獲得者化學2014年巧妙地繞過了這一限制。其開創(chuàng)性的工作帶來了光學顯微鏡到納米尺寸。
'超過了光學顯微鏡的局限性
在這已成為被稱為納米顯微鏡，科學家們想象單個分子的途徑在活細胞內(nèi)。他們可以看到分子是如何創(chuàng)建的神經(jīng)細胞在大腦之間的突觸;它們可以跟蹤涉及帕金森氏，阿爾茨海默氏癥和亨廷頓氏病，因為它們聚集蛋白;他們遵循的受精卵單個蛋白質(zhì)，因為這些分裂成胚胎。
這是所有，但很明顯，科學家應該永遠能夠研究活細胞中微小的分子細節(jié)。 1873年，在徠卡顯微鏡阿貝規(guī)定的物理限制，傳統(tǒng)光學顯微鏡的最大分辨率：它不可能變得比0.2微米更好。
圖1：阿貝衍射極限（?約翰Jarnestad/科學瑞典皇家科學院）
Eric Betzig，Stefan W. Hell和William E. Moerner被授予諾貝爾化學獎2014年已經(jīng)繞過了這一限制。由于他們的成就在光學顯微鏡現(xiàn)在可以窺探納米世界。
兩個獨立的原則給予獎勵。一個使方法受激發(fā)射損耗（STED）顯微鏡，由Stefan W. Hell中被用于2000年的兩個激光束發(fā)達; 1激發(fā)熒光分子發(fā)光，另外取消了除，在一個納米尺寸的體積都熒光。掃描過樣品，納米為納米，產(chǎn)生一個分辨率比阿貝規(guī)定限額更好的圖像。
圖2：STED顯微鏡的原理（?約翰Jarnestad/科學瑞典皇家科學院）
Eric Betzig和William E. Moerner，分開工作，奠定了第二種方法，單分子顯微鏡。該方法依賴于可能把單個分子的熒光和關(guān)閉。科學家圖像在同一地區(qū)多次，讓只有幾穿插分子每次發(fā)光。這些疊加圖像產(chǎn)生致密的超形象的納米級解決。在2006 Eric Betzig利用此方法，第一次。
圖3：單分子顯微鏡的原理（?約翰Jarnestad/科學瑞典皇家科學院）
如今，納米顯微鏡被用于世界各地和最大效益的新知識對人類產(chǎn)生每天。