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详解2014诺贝尔化学奖:超越光学显微成像极限(四)
2014-10-09 15:21:42 来源: 作者: 【 】 浏览:336次 评论:0
的一期《自然》杂志上。

  通过这一发现,默尔纳显示了通过光学手段操控单个分子荧光的可能性。这一结果解决了埃里克·本茨格两年来一直困扰着他的问题。

  厌倦了学术界,但仍对Abbe衍射极限感到着迷

  与史蒂芬·赫尔一样,埃里克·本茨格对于突破Abbe设下的衍射极限非常着迷。1990年代初,本茨格正在美国新泽西州贝尔实验室开展一种名叫“近场光学显微镜”的研究工作。在近场光学显微镜中,光线是从极为贴近样品表面,距离仅有几个纳米的薄片上发出的。这种显微镜可以突破Abbe的衍射极限,但这一方法也有着难以克服的缺陷。比如说,其产生的光线作用距离极短,因此难以呈现细胞表面以下的深处结构。

  1995年,埃里克·本茨格得出结论,他认为近场光学显微镜已经没有多少进行进一步改进的空间。除此之外,他也感到自己并不适合学术界,因此决定结束自己的学术生涯。但他对自己接下来要去哪里感到迷茫。他从贝尔实验室离职了,但有关Abbe衍射极限的问题仍然萦绕在他的脑海之中。在一个冬日的散步期间,他突然产生了一个新的念头:是否有可能利用不同分子的不同特性来避开Abbe衍射极限的问题,比如利用那些能够产生不同颜色荧光的分子?

  受到默尔纳和其他科学家研究的启发,埃里克·本茨格此前已经利用近场光学显微镜观察到了单分子的荧光现象。现在他开始思考这样一个问题:如果不同的分子发出不同颜色的荧光,比如红色,黄色和绿色,那么利用常规显微镜是否也有可能达成这样高的分辨率?他的具体想法是让显微镜每次只记录一种颜色。如果所有发出同一种颜色的分子都散布开来,它们之间的间距都超过Abbe衍射极限所限定的0.2微米,那么这些单个分子的所谓位置便能够被非常精确的确定下来。下一步,当不同颜色下记录的图像被叠加在一起,那么此时得到的图像分辨率将会大大超越Abbe衍射极限所限定的水平,而红色,黄色和绿色的分子即便它们各自之间的距离仅有几个纳米,此时将仍然可以被分辨出来。通过这种方法,Abbe的衍射极限问题就可以被绕开了。然而还存在一些实际问题,比如他找不到具有足够可区分光学特性的分子。

  1995年,埃里克·本茨格在《光学通报》杂志上报告了自己的理论设想,并在随后离开了学术界并到他父亲的公司工作去了。

  重返学术界

  有很多年时间,埃里克·本茨格与学术界完全脱离了。但有一天,渴望科学的种子再次在他身体里萌发了,于是他的目光再次回到了科学领域,这一次他注意到了关于绿色荧光分

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Tags:详解 2014 贝尔 化学 超越 光学 显微 成像 极限 责任编辑:ranjc
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