超高分辨率显微镜发明者荣获诺贝尔化学奖

1873 年，德国物理学家恩斯特·阿贝 (Ernst Abbe) 为显微镜领域设定了界限。他提出了光学显微镜的分辨率极限，大约是光波长的一半。阿贝表示，通常使用的波长为 550 纳米，这意味着大多数显微镜只能看到大约 0.2 微米（或大约相当于细菌的宽度）。

但科学极限的最大优点在于它们几乎总能被超越。当你做到了这一点，你通常会获得诺贝尔奖。今年，诺贝尔化学奖授予了三位科学家，以表彰他们突破光学分辨率极限的工作。这意味着他们让显微镜变得更微型。它们实际上已经进入了纳米级。

你看，0.2 微米的最大分辨率可能看起来很小，但对于观察人体内的微小单个分子来说，这个分​​辨率已经相当大了。小分子的长度可能只有一纳米。

借助这些纳米显微镜，研究人员能够看到大脑突触中产生的分子。他们还可以追踪阿尔茨海默氏症或帕金森氏症等多种退行性疾病中的蛋白质积累情况。

事实上，纳米显微技术甚至可以用来观察受精卵中的单个蛋白质。

诺贝尔奖颁给了两种不同的提高光学分辨率的方法。马克斯·普朗克生物物理化学研究所的 Stefan Hell 开发了一种称为受激发射损耗显微镜的方法，该方法使用两束激光扫描样本。一束激发荧光分子发光，而第二束抑制除纳米尺寸区域以外的所有其他荧光。结果如何？显微镜只记录纳米尺寸的体积，并显示出分辨率优于 0.2 微米的明亮图像。

埃里克·贝齐格和威廉·莫纳因推动单分子显微镜领域的发展而获得诺贝尔奖。尽管这两位科学家的工作是各自独立的，但他们的方法都涉及打开和关闭单个分子的荧光，使用一种称为绿色荧光蛋白 (GFP) 的分子。从荧光水母中分离出来的 GFP 可以与细胞中的其他蛋白质结合，发光并显示蛋白质的位置。

Moerner 和 Betzig 发现他们可以随意打开或关闭 GFP 的荧光，这表明可以控制单个分子的荧光。然后可以通过显微镜轻松获取每个发光蛋白质的位置。

这三位科学家开发的方法目前正在世界各地应用。

诺贝尔

更正（2014 年 10 月 8 日，下午 5:50 东部时间）：原始报道错误地陈述了恩斯特·阿贝设定显微镜分辨率极限的年份。应该是 1873 年，而不是 1973 年，并且已更正。我们对这个错误深表遗憾。