2014年诺贝尔化学奖揭晓

2014年10月09日

 


Eric Betzig

Stefan W. Hell

William E. Moerner

      北京时间10月8日下午5点52分,2014年诺贝尔化学奖揭晓,美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”。三人将均分800万瑞典克朗奖金。

      Eric Betzig,美国公民。1960年出生于美国密歇根州安娜堡市。1988年从康奈尔大学获得博士学位。目前为霍华德-休斯医学研究所团队负责人。

      Stefan W. Hell,德国公民。1962年出生于罗马尼亚阿拉德。1990年从德国海德堡大学获得博士学位。目前为德国马普生物物理化学研究所主任、及德国癌症研究中心分部主任。

      William E. Moerner,美国公民。1953年出生于美国加州普莱森顿。1982年从康奈尔大学获得博士学位。目前为美国斯坦福大学化学教授及应用物理学教授。

突破光学显微镜的极限

      很长一段时间里,科学家认为光学显微镜有一个极限:光学显微镜无法获得比半光波长更好的分辨率。在荧光分子的帮助下,今年诺贝尔化学奖的几位获得者巧妙的绕开了这种极限。他们突破性的研究将光学显微镜带入了纳米维度。

      在纳米显微镜下,科学家实现了活体细胞中单个分子通路的可视化。他们能够观察到分子是如何在大脑神经细胞之间生成神经突触;他们可以追踪帕金森病、阿尔兹海默症和亨廷顿症患者体内相关蛋白的累积情况;他们还能跟踪受精卵在分裂形成胚胎时蛋白质的变化过程。

      几乎显而易见的是,科学家是可以在最小分子水平上对活体细胞进行研究的。1873年,显微镜学家Ernst Abbe提出影响传统光学显微镜最大分辨率的一个物理极限:无法小于0.2微米。因为成功突破了这种极限,Eric Betzig, Stefan W. Hell和William E. Moerner被授予2014年的诺贝尔化学奖。由于他们的贡献,我们可以利用光学显微镜对纳米世界一探究竟。

      这次获奖的是两项独立的技术。第一项是Stefan Hell于2000年研制的受激发射减损(STED)显微技术。此项技术采用了两束激光;一束负责激发荧光分子使其发光,另一束则负责抵消大部分荧光,只留下一块纳米大小体积的荧光区域。用该技术仔细扫描样本,得出的图像分辨率打破了Abbe提出的显微分辨率极限。

      Eric Betzig和William Moerner分别独立地进行研究,为第二种技术打下了基础,即单分子显微技术。这种方法依赖于开关单个分子荧光的可能性。科学家对同一区域进行了多次“绘图”,每次仅仅让很少量的分散分子发光。将这些图像叠加起来产生了密集的纳米尺寸超分辨率图像。2006年,Eric Betzig首次采用了这一技术。

      今天,纳米显微技术被世界广泛采用,新知识源源不断地产生,造福着人类。(转自科学网)