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看见纳米世界,三位科学家因超分辨率显微镜获

时间:2018-01-05 22:59来源:新华社作者:新华社 点击: 次   
2014年10月8日,诺贝尔化学奖颁奖现场,评选委员会委员斯文·李丹拔下了自己的一根头发来解释超分辨荧光显微技术。

       瑞士皇家科学院,诺贝尔化学奖颁奖现场,评选委员会委员斯文·李丹拔下了自己的一根头发,向众人解释一项突破性研究:一根人类的头发大概有100微米,用传统的光学显微镜可以轻松看清,但是一个细菌只有大概200纳米,传统光学显微镜搞不定。不过,三个获奖者用两种方式实现了突破,让我们看清了细菌。
2014年10月8日,诺贝尔奖委员会宣布三位科学家因在超分辨荧光显微技术发展做出重大贡献获得2014年诺贝尔化学奖。 东方IC 图
2014年诺贝尔化学奖授予美国科学家埃里克·白兹格(左) 、威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔(右)和德国科学家斯特凡·W·赫尔(中)。 东方IC 图

       北京时间10月8日下午,诺贝尔奖委员会宣布,因在超分辨荧光显微技术发展做出重大贡献,两名美国科学家埃里克·白兹格(Eric Betzig) 、威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔(William E. Moerner)和一名德国科学家斯特凡·W·赫尔(Stefan W. Hell)获得2014届诺贝尔化学奖。
       在颁奖现场,斯特凡·W·赫尔接受诺贝尔奖官方的电话采访时说,在接到诺贝尔化学奖的获奖电话时,自己正在深入的研究一篇文献。“太惊讶了,一开始我无法相信,但是渐渐的我就意识到了这是现实。”
       诺贝尔委员会称,这项研究超越光学显微镜的极限。
2014年10月8日,瑞典皇家科学院公布2014年诺贝尔化学奖得主。

       长期以来,光学显微镜的分辨率都被认为是有极限的:它不可能超过二分之一个光波长度。然而,通过2014年诺贝尔奖获得者的努力,这一极限被打破,其开创性的工作使光学显微镜步入了纳米时代。
       通过纳米显微镜,科学家可以观测到生物细胞内单个分子的运动路径。他们可以观测到分子如何在脑神经细胞之间建立突触,可以追踪帕金森氏、阿尔茨海默氏症和亨廷顿氏疾病患者体内蛋白质的聚集,还可以观测到受精卵内分裂成胚胎时蛋白质的状况。
       以前科学家无法从分子层面研究活细胞。1873年,恩斯特·阿贝认为,传统光学显微镜的分辨率存在一定的物理极限:它不可能低于0.2微米。
       埃里克·白兹格、斯特凡·W·赫尔和和威廉姆·E·莫尔纳尔3位科学家成功打破这一极限,正是因为他们的努力,光学显微镜得以窥探纳米世界。
       此次诺贝尔化学奖共有两项原理获奖。第一项由斯特凡·W·赫尔于2000年研发,其使受激发射损耗显微技术(STED)得以实现。使用两束激光,一束激发荧光粉使其发光,另一束与之相互抵消,使之只剩下纳米尺寸的荧光。通过扫描样品,产生的图像分辨率超越了恩斯特·阿贝认为的极限。
       第二项原理由埃里克·白兹格和威廉姆·E·莫尔纳尔研究,即单分子显微镜的原理。该原理的核心为激活和猝灭单个荧光分子。科学家们在同一区域分好几次成像,每次就黏附上少数分散的分子,多次沉积这些图像能得到一个纳米级的高密度的超级图像。埃里克·白兹格于2006年首次使用了该方法。
       如今,全世界都在用着纳米尺度,并且每天都有对人类大有裨益的新知识产生。
       不过,诺贝尔化学奖的揭晓,意味着此前由知名数据机构汤森路透预测的四位华裔热门科学家无一上榜。
       汤森路透集团主要根据学术论文引文等数据来预测可能的获奖者。美籍华人科学家杨培东是进入名单的4名华人学者之一,现在加州大学伯克利分校任教。他的入选原因是对纳米光子学的贡献,包括研制出第一个纳米导线激光器。杨培东祖籍江苏,1993年从中国科技大学毕业后赴美留学。1999年,年仅28岁的他便成为加州大学伯克利分校助理教授,5年后被聘为终身教授。
       张首晟是出生在上海的美籍华人科学家,他的入选原因是对量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的理论与实验研究。张首晟从复旦大学出国留学,目前任教于斯坦福大学。 2013年,张首晟与中国清华大学、中科院物理所的同事从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这项成果也被认为属于“诺奖级”。
       名单上的另两位华人科学家都出生在香港,一位是美国知名医学研究机构霍华德·休斯医学研究所所长钱泽南,他是真核细胞转录因子的发现者,有可能获诺贝尔生理学或医学奖。另一位是邓青云,目前任教于香港科技大学和美国罗切斯特大学,他发明了有机发光二极管。
获奖者简介:
       埃里克·白兹格(Eric Betzig)是美国科学家,1960年生于美国密歇根州安阿伯市。1988年在美国康奈尔大学获得博士学位。他目前是美国霍华德·休斯医学研究所珍妮莉娅法姆研究学院组长。
       斯特凡·W·赫尔(Stefan W. Hell),德国科学家,1962年出生于罗马尼亚,1990年获得德国海德堡大学物理学博士学位,目前是马克斯·普朗克生物物理化学研究所所长和德国癌症研究中心的部门主管。
       威廉姆·E·莫尔纳尔(William E. Moerner),美国科学家,1953年生于美国加利福尼亚州普莱森顿。1982年获得康奈尔大学博士学位,美国斯坦福大学哈利·S·莫什教授和斯坦福大学应用物理客座教授。


       (参考诺贝尔委员会官方新闻稿) 
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