昨天蓝光诺奖参合太多了,化学就不想参合了,谁知道,全慧又及时转来消息:
这下麻烦了,更加落到我的领域范围之内了,不得不说点。
[13]刘全慧
2014 Nobel Prize in Chemistry
The Nobel Prize in Chemistry 2014 was awarded jointly to Eric Betzig, Stefan W. Hell and William E. Moerner "for the development of super-resolved fluorescence microscopy".
获奖原因:他们开发了超分辨荧光显微镜。
去年我在博文中已经明确说了,这个超分辨荧光显微镜肯定获奖,Stefan W. Hell(我还翻译成阎王爷先生)是我看好的。但是,另外两个的技术我也简单评论过,不够靠谱。还有一位华人,庄晓威,我明确说过不行,等她抹鼻涕去吧!
同时明确宣告:双光子显微镜正式出局。
2012-10-4, 我看到的一些诺贝尔奖级别的成果和工作 (http://blog.sciencenet.cn/blog-99360-619316.html)
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这里有位博主,北大的席鹏,对这个技术有详细的科普,整个系列。
(看到他的博文了:有感于超分辨获得2014诺贝尔化学奖)
不需要看诺奖委员会的获奖理由了,我简单介绍几句。
光学显微镜有个分辨率的极限问题,大概是半个光学波长,比这个波长更小的物体,就分辨不出来了,比如使用400纳米的光,分辨率就是200纳米左右。这个极限大概19世纪就知道了,最近二十年才被打破,所以意义重大,所用的手段是纯粹的物理学,所以说今年的化学诺奖是物理学的胜利。
以前有双光子显微镜,可以稍微低于这个分辨率极限,但是实际上就在极限上工作。所谓的超分辨率荧光显微镜,就是打破了这个分辨率的极限,比如还用400纳米的光,可以容易分辨200纳米以下的物体,甚至可以达到20纳米。
以前的显微镜总是用一束光,这束光是一根细丝,聚焦到一个很小的小点上,这个小点就是分辨率极限。由于光的衍射效应,这个小点的大小受到光的波长的限制。这也是自从人类发明光学显微镜以来,困扰了200多年的难题。
阎王爷先生的超分辨荧光显微镜叫做STED, 基本原理是用两束光,实际上是两束激光,一束是正常的光聚焦到一个小点上,下图左边,这个就是衍射极限的最大分辨率;另一束激光变成中空的筒子一样,下图中间;两束光聚焦到同一点上,由于第二束光把第一束光给灭了,只有中间那点没有灭掉,所以才能看到,这个更小的小点就是新的分辨率,打破了衍射极限,下图右边。这就是这个项目的重大意义所在。
这样,使用这样的光学显微镜就可以清楚看到更小的物体,比如纳米材料的形貌,更广泛的应用是在生物学领域,比如下图,等待生物学专业人士来科普。
顺便说一句,中国目前是否有这样的超分辨光学显微镜我还不清楚,北大的席锋那里可能有,质量和运性情况不知道,其他单位没有听说过。
比这个显微镜更低档一点是,双光子显微镜,所用的激光就是飞秒激光,国内估计总共有50台左右,价格每台300万到600万元,全部西方制造,只有五家公司:尼康,奥林巴斯,莱卡和蔡斯等。
更低一点档次的显微镜是激光显微镜,每台大概200万元,国内估计200台到300台之间,只有西方制造。
还有电子显微镜,分辨率可以达到0.1纳米或许更小,远远比这个超分辨的光学显微镜高,但是各有优缺点。以后抽空再来评述。
有重要信息,会回来更新。
相关专题:2014年诺贝尔奖
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