主题:超精细光学显微镜 -- chela
2006德国未来奖:超精细光显微镜
从17世纪以来科学家就使用光显微镜来看肉眼看不清的东西。但要看清细胞内部,光显微镜就太弱了。原因是光阻挡了视线。大约15年前,德国物理学家施台凡.黑尔就说这个问题是可以解决的,但没人相信他。现在他果然造出了这样的显微镜,因而获得了2006未来奖。这是对光学作出的重大贡献。
1873年,现代显微学之父,耶拿的教授恩斯特.阿贝(Ernst Abbe)已经发现:“一台显微镜只能显示长于半个波长的东西,也就是说至少在五千分之一毫米以上。小于这个尺寸的就模糊了。”而哥廷根的马科斯.普朗克生物物理研究所所长斯台凡.黑尔(Stefan Hell)2006年说:“我早就感觉到,这里面有文章可做。”
阿贝说:“光在镜片里折射,这限制了分辨率。我的相关公式在每一本教科书里都有。”黑尔说:“假如有兴趣去了解界限的本来原因,人们就能学会推移这个界限。”
斯台凡.黑尔推移了这个界限。他的光显微镜能够显示小于五千分之一毫米的东西的细节,而且不是模糊的,而是清晰的。他自豪地展示他的研究成果。在前室里,这位所长跟别人一样换鞋。给来访者备有套穿鞋。
来宾一个接一个地穿过一扇窄窄的转门。黑尔说:“这是一道光闸,是为了让研究人员可以在黑暗中工作。否则,如果门被人打开,光线会导致测量错误。”
里面是漆黑的。除了空调的声音,也是寂静的。角上两台电脑屏幕发着微光。一张象台球桌大小的桌子几乎占满了这个房间。桌上散放着光学组件,至少有二十几件,构成一个由镜片、镜子和反光板组成的迷宫。桌子的一端射出一道激光。
黑尔说:“这么放也是为了让人们能够明白物理原理。这必须通过一个敞开的系统来做,因为必须让人看到,假如我在这里改变什么,会发生什么事。这里成为一个系统,有镜片,镜子和其它东西,直到最后面的激光。”
基础是一台荧光显微镜。这几十年来就是细胞研究方面的标准工具。比如,谁想看一个细胞里的蛋白质,就沾上一点荧光颜料。光线照上去,有色的光就会显示蛋白质所在。但是,所有小于200纳米的东西,都显得模糊不清。直到斯台凡.黑尔天才地想到:荧光分子可以被激强,为什么就不能被激弱呢?
为做到这一点,他需要两个不同的激光频率:“比如我们取一道蓝色的激光来激强,这是高能光,用一道低能的光比如黄光来激弱。我们把这道激弱光掺合在激强光里,两道光同时打在一个对象上,一道是正常的聚焦的光柱,一道是这环型的光柱。这么一来,中间放光的就只剩下很少一点了,理论上可以使这块荧光斑点变得任意的细小,这是本质上的新的地方。”
斑点越小,分辨离率越高。现在甚至可以看见细胞内部只有20纳米大的部位。虽然电子显微镜或光栅扫描探头显微镜也可以做到这点,但在它们的照射下,细胞就死了。荧光显微镜是唯一可以看到活细胞的显微工具,比如观察病毒如何进攻细胞,药物怎样起作用,或者信使体怎样从一条神经跑到另一条神经那儿去。
黑尔说:“这种信使体藏在约40纳米大的小泡里,非常非常小,小泡们把信使体输送到神经细胞的一端,在那里抛而弃之,人们于是首次看到为此负责的某种蛋白质建立起一个模子来。”
在生物医学基础研究领域,科学家五分之四的分析是用荧光显微镜做的。对这种新的高分辨离率荧光显微镜的兴趣是巨大的。谁要想买一台,可以找曼海姆的莱卡显微系统公司,这种新显微镜由这家公司独家在全球销售,售价约合85万欧元。2007年秋,这种显微镜将形成系列。主要买家是德国和美国的顶尖科研机构。
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🙂超精细光学显微镜
🙂有点不太对劲阿。波长是多少? dafemren 字0 2006-11-26 12:43:17
🙂估计是 STED 显微镜 2 fakeone 字257 2006-11-26 23:46:50
😄不错, 1 水风 字1314 2006-11-27 00:20:30
🙂生物上用得多,需要能够激发荧光的染色剂。这种能够突破 dafemren 字1270 2006-11-27 20:53:31
🙂生物学的发展很大程度上依赖于技术上的进步, 水风 字126 2006-11-27 23:08:42
🙂4 pi 吗? fakeone 字146 2006-11-27 01:01:09
🙂据说是可以稳定在50纳米的数量级上 水风 字46 2006-11-27 01:07:39