《解放日报》：他们让人类得以细窥纳米世界

      如果要测量一根发丝的粗细，用“纳米”这个单位显然不适合——因为一根头发丝直径约10万个纳米。对于能看清1个纳米的超分辨率荧光显微镜来说，头发实在是太粗了！
      8日，2014年诺贝尔化学奖授予了研发这种超分辨率荧光显微技术的3位科学家，他们是美国人埃里克·贝齐格、威廉·莫纳，以及德国人斯特凡·黑尔。
      诺贝尔化学奖评审委员会８日宣布这一消息时认定，３名科学家成功突破传统光学显微镜的极限分辨率，将显微技术带入“纳米”领域，让人类能以更精确的视角窥探微观世界。

　 打破经典光学瓶颈

      对于这项诺奖成就，化学奖评委会声明称：长期以来，光学显微镜的分辨率被认为不可能超过光波波长的一半，这被称为“阿贝分辨率”。而借助荧光分子的帮助，今年获奖者的研究成果巧妙绕过了经典光学这一束缚，开创性地使光学显微镜能够窥探纳米世界。如今，纳米级分辨率的显微镜在世界范围内被广泛运用。
      光的波长约500纳米，而最好的光学显微镜也只能分辨它的一半，即250纳米。比如可以看见一个细菌，但它只是一个“点”而已。而运用今年化学奖的技术，光学分辨率可提高百倍，比如看到2.5纳米，只有一个蛋白质分子的一半大小。由此，人类可以看见几万种生命物质是如何靠近、结合并相互作用的。
      当获知诺贝尔化学奖颁给这项技术时，华东理工大学药学院特聘教授杨弋想到的不仅是贝齐格，还有另一位华人女科学家庄小威，“本以为两人会同时获奖”。2005至2006年，他们通过不同的途径，为小分子实现了超分辨率成像。事实上，贝齐格用的荧光分子标记，基于2008年诺贝尔化学奖得主钱永健的荧光蛋白方法；而庄小威使用的是小分子染料来进行荧光标记。杨弋认为，可能庄小威发表成果比贝齐格稍晚，因此错失诺奖。

　 德科学家另辟蹊径

      获奖的两名美国科学家，技术路径基本一致,而德国科学家则是另辟蹊径，实现了同样的超分辨效果。黑尔几乎完全运用激光物理原理，于2000年开发出“受激发射损耗显微镜”。
      杨弋解释说，单束激光一照就是一个光斑，直径在300纳米左右，这决定了它的分辨率不可能更高。但黑尔竟然利用了另一束中空激光，这第二束激光的中空孔径只有20纳米，它发射后就像“橡皮擦”那样将第一束激光的外圈消除了，这样剩下的小光斑直径就只有20纳米，达到了纳米级成像要求。
      可以说，美国人开发的荧光显微镜成像技术，还能用“DIY”的方法，用不同组件自主搭建。而德国人凭借极为精密的光学技术优势，开发出这种“激光套激光”的显微镜，则几乎无人可以自制。
      这类光学显微镜的分辨率已经与电子显微镜等量齐观，而拿到多项诺奖的电子显微镜技术又是无法替代光学显微镜的。同样具有纳米视力的电子显微镜，必须在真空环境下成像，因此只能观察死细胞，可以说重在看空间形态，而非活性功能，无法像同级别的光学显微镜那样对细胞的工作动态进行“影像直播”。

　 “跨界”成获奖趋势

      有学者认为，以著名化学家诺贝尔命名的诺奖，特别是它的化学奖，已越发显露出理工综合奖的趋势。从1901年首届诺贝尔化学奖开始，算上今年的获奖者，已有38人因其物理化学领域的成就，获得诺贝尔化学奖。
      今年，美德三名科学家的所在单位，分别是医学、生物物理化学、应用物理等科研院所。而他们的研究方法，同样综合了“数、理、化”乃至生物等多种学科。可以说，跨界已成为化学作为物质科学的特征之一，不能实现学科交叉融合，恐怕难以适应国际科研大势，与诺贝尔奖远离。
      另一方面，有了基础研究，应用开发同样有助于夺得诺贝尔奖。杨弋举例说，这届诺贝尔化学奖的第一篇相关论文发表于1999年，理论方法的首次实际应用在2006年之前，至今不到10年光景。尤其是德国徕卡这样的著名光学企业，极其快速地将诺奖级别的研究成果开发为产品。商品化过程大大缩短有利于推广和验证诺奖成果，也让评委们毫不犹豫地投上一票。因此，比起以往二三十年之后“迟到的诺奖”，如今诺奖颁发的周期也越发缩短。
 
 

      原文来源：《解放日报》2014-10-09 | 作者：徐瑞哲

      原文链接： http://newspaper.jfdaily.com/jfrb/html/2014-10/09/content_23412.htm