2014年諾貝爾化學獎揭曉

Eric Betzig

Stefan W. Hell

William E. Moerner

北京時間10月8日下午5點52分，2014年諾貝爾化學獎揭曉，美國及德國三位科學家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner獲獎。獲獎理由是“研制出超分辨率熒光顯微鏡”。三人將均分800萬瑞典克朗獎金。

Eric Betzig，美國公民。1960年出生于美國密歇根州安娜堡市。1988年從康奈爾大學獲得博士學位。目前為霍華德-休斯醫(yī)學研究所團隊負責人。

Stefan W. Hell，德國公民。1962年出生于羅馬尼亞阿拉德。1990年從德國海德堡大學獲得博士學位。目前為德國馬普生物物理化學研究所主任、及德國癌癥研究中心分部主任。

William E. Moerner，美國公民。1953年出生于美國加州普萊森頓。1982年從康奈爾大學獲得博士學位。目前為美國斯坦福大學化學教授及應用物理學教授。

突破光學顯微鏡的極限

很長一段時間里，科學家認為光學顯微鏡有一個極限：光學顯微鏡無法獲得比半光波長更好的分辨率。在熒光分子的幫助下，今年諾貝爾化學獎的幾位獲得者巧妙的繞開了這種極限。他們突破性的研究將光學顯微鏡帶入了納米維度。

在納米顯微鏡下，科學家實現(xiàn)了活體細胞中單個分子通路的可視化。他們能夠觀察到分子是如何在大腦神經(jīng)細胞之間生成神經(jīng)突觸；他們可以追蹤帕金森病、阿爾茲海默癥和亨廷頓癥患者體內(nèi)相關蛋白的累積情況；他們還能跟蹤受精卵在分裂形成胚胎時蛋白質(zhì)的變化過程。

幾乎顯而易見的是，科學家是可以在最小分子水平上對活體細胞進行研究的。1873年，顯微鏡學家Ernst Abbe提出影響傳統(tǒng)光學顯微鏡最大分辨率的一個物理極限：無法小于0.2微米。因為成功突破了這種極限，Eric Betzig, Stefan W. Hell和William E. Moerner被授予2014年的諾貝爾化學獎。由于他們的貢獻，我們可以利用光學顯微鏡對納米世界一探究竟。

這次獲獎的是兩項獨立的技術。第一項是Stefan Hell于2000年研制的受激發(fā)射減損（STED）顯微技術。此項技術采用了兩束激光；一束負責激發(fā)熒光分子使其發(fā)光，另一束則負責抵消大部分熒光，只留下一塊納米大小體積的熒光區(qū)域。用該技術仔細掃描樣本，得出的圖像分辨率打破了Abbe提出的顯微分辨率極限。

Eric Betzig和William Moerner分別獨立地進行研究，為第二種技術打下了基礎，即單分子顯微技術。這種方法依賴于開關單個分子熒光的可能性?？茖W家對同一區(qū)域進行了多次“繪圖”，每次僅僅讓很少量的分散分子發(fā)光。將這些圖像疊加起來產(chǎn)生了密集的納米尺寸超分辨率圖像。2006年，Eric Betzig首次采用了這一技術。

今天，納米顯微技術被世界廣泛采用，新知識源源不斷地產(chǎn)生，造福著人類。