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显微镜进入纳米时代

近期,美国科学家埃里克·贝齐格、威廉·莫纳和德国科学家斯特凡·黑尔因成功突破传统光学显微镜的极限分辨率,将显微技术带入“纳米”领域,让人类能以更精确的视角窥探微观世界而获得2014年诺贝尔化学奖。

长期以来,光学显微镜的成像效果被认为受到“阿贝原则”的限制,无法突破0.2微米、即光波波长二分之一的分辨率极限。光学显微镜以前能观测到整个细胞和某些细胞器轮廓,但无法再看到更小的物体,如蛋白质分子在细胞内的相互作用。这就相当于只能看到城市的建筑,却无法看清在这些建筑中生活的人们。

要更好地研究细胞功能,就必须追踪如蛋白质分子大小的目标。三位科学家的研究正是绕开“阿贝原则”,通过激光束激活荧光分子,在荧光分子发光的时候通过特别手段消除或过滤掉多余荧光,从而获得比“极限”更精确的成像,从理论上突破此前“尺寸小到无法研究”的极限,并催生了纳米显微镜。

这项研究让人类能够“实时”观察活细胞内的分子运动规律,为疾病研究和药物研发带来革命性变化。如今,“纳米显微”技术在世界范围内被广泛运用,每天人类都能从其带来的新知识中获益。