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是谁将光学显微镜带入纳米时代
发布时间:2015-12-24 阅读:377次  

在17世纪光学显微镜发明后,微米(1微米=10-6米)大小的细胞映在人类眼前,开启了微生物学。1873年,恩斯特·阿贝(Ernst Abbe)证明了光学显微镜的分辨率只能达到光波长的1/2左右,称为阿贝极限。而人类所能看到的光波长在400纳米(1纳米=10-9米)到700纳米左右,因此200纳米或0.2微米一直是一般光学显微镜分辨率无法突破的瓶颈。

在光学显微镜发明后的几百年间,微米左右的物体一直是人类所能观察到的最小尺度。直到20世纪初电子显微镜的问世,人类才开始看到纳米大小的物体。但是“显纳镜”这个词并没有被广泛使用。现今,显微镜已不代表是只能看见微米尺度的仪器。显微镜的功用是将微小物体的影像放大,使肉眼能够看见。不过生活用语中的显微镜,仍大多指光学显微镜。

威廉·莫厄纳

斯特凡·赫勒

艾力克·贝吉格

既然电子显微镜的分辨率能看到纳米物体,为什么一般光学显微镜仍是生命科学领域重要的研究工具呢?主要原因在于电子显微镜只能观察经过冷冻切片处理的生物样品。换言之,样品是死的。原子力显微镜也是拥有纳米分辨率的仪器,目前已发展到可观察水中的活细胞。然而原子力显微镜只能观察到样品表面的形貌,无法看到细胞内部的构造。虽然一般光学显微镜的分辨率远比电子显微镜与原子力显微镜分辨率差,但是具有观察活细胞内部构造随时间变化的优势。因此,光学显微镜至今仍是研究生命科学很普遍的利器。2014年,瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖颁给了美国霍华德·休斯医学研究所的艾力克·贝吉格(Eric Betzig)、德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所的斯特凡·赫勒(Stefan Walter Hell),以及美国斯坦福大学的威廉·莫厄纳(William Esco Moerner)三人,表扬他们将光学显微镜带到纳米世界的贡献。

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