2021諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主
- 更新時(shí)間：2014-10-08
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瑞典皇家科學(xué)院2014年10月8日宣布，將2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家埃里克·白茲格(Eric Betzig)，德國(guó)科學(xué)家斯特凡·W·赫爾(Stefan W. Hell)，美國(guó)科學(xué)家威廉姆·艾斯科·莫爾納爾(William E. Moerner)，以表彰他們?cè)诔直媛薀晒怙@微技術(shù)領(lǐng)域取得的成績(jī)。
頒獎(jiǎng)背景：看到納米的世界
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。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。
在納米顯微學(xué)（nanoscopy）的領(lǐng)域中，科學(xué)家使活細(xì)胞中不同分子的運(yùn)動(dòng)可視化——他們能夠看到腦部神經(jīng)細(xì)胞間的突觸是如何形成的，他們能夠觀察到與帕金森氏癥、阿爾茲海默癥和亨丁頓舞蹈癥相關(guān)的蛋白聚集過(guò)程，他們也能夠在受精卵分裂形成胚胎時(shí)追蹤不同的蛋白質(zhì)。
今天，科學(xué)家們竟然能夠從最微小的分子細(xì)節(jié)來(lái)研究活細(xì)胞，在前人看來(lái)這簡(jiǎn)直是不可能的事情。在1873年，顯微鏡學(xué)者恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）給傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡分辨率規(guī)定了一個(gè)物理極限：它不可能突破0.2微米。而埃里克·白茲格（Eric Betzig）、斯特凡·W·赫爾（Stefan W. Hell）和W·E·莫爾納爾（W. E. Moerner）于2014年被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，正是由于突破了這個(gè)極限。由于他們的成就，光學(xué)顯微鏡現(xiàn)在可以進(jìn)入納米世界了。
本次獎(jiǎng)項(xiàng)頒給兩個(gè)不同的研究。其一是斯特凡·W·赫爾在2000年發(fā)明的受激發(fā)射損耗（STED）顯微技術(shù)。這項(xiàng)研究使用了兩道激光束，一束用來(lái)激發(fā)熒光分子使其發(fā)光，另一束則將大部分發(fā)光抵消——除了一塊納米尺度的微小區(qū)域。顯微鏡一納米一納米地掃描樣本，并產(chǎn)生圖像，其分辨率遠(yuǎn)好于阿貝分辨率的限制。
埃里克·白茲格和威廉姆·莫爾納爾各自獨(dú)立做出的成就，為第二種方法——單分子熒光顯微術(shù)打下了基礎(chǔ)。這種技術(shù)關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)可以打開和關(guān)閉單個(gè)分子的熒光?？茖W(xué)家們對(duì)同一區(qū)域多次成像，每次只讓幾個(gè)零散的分子發(fā)出熒光。通過(guò)對(duì)這些圖像進(jìn)行疊加，他們得到了一幅納米級(jí)分辨率的超級(jí)稠密圖像。2006年，埃里克·白茲格首次將這種技術(shù)投入了實(shí)際運(yùn)用。
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)。