今天，瑞典皇家科学院宣布将2014年诺贝♂尔化学奖授予三位在光学成像领域做出贡献的科」学家——美国休斯医学研究所的艾瑞克·贝茨格(Eric Betzig)、德国马普生物物理化学研究所的斯特凡·W·赫尔(Stefan W Hell)和美国斯坦福大学的威廉姆·莫尔纳(William Moerner)，表彰他们在“超高分辨荧光显微镜”上的贡献。

　　2014年诺贝尔奖化学奖获奖者简介

　　左：艾瑞克·贝茨格(Eric Betzig)，美国神经科学家、发明家、应用物理学家。他毕业于康奈尔大学，后在贝尔实验室工作。其主要贡献是研发了用于分◆子生物学、神经科学的光学成像工具。

　　中：斯特凡·W·赫尔(Stefan W Hell),1962年12月23日生于罗马尼亚阿拉德，德国物理学家、马克斯·普朗克生物物理化学研究所所长之一。

　　右：威廉姆·莫尔纳(William Moerner)，化学家，单分子光谱和荧光光谱领域的著名专家。现为美国斯坦福大∴学哈利·S·莫什讲座教授(Harry S. Mosher Professor)。

　　值得一提的是，艾瑞克·贝茨格的故事其实还是一个高富帅的奋斗史，他的父亲拥有一个加工业集团，但贝茨格毅然离开了“温床”，奔向自己热爱的科学事业。

　　光学显微成像曾经的极限：0.2微米

　　血红细胞、细菌、酵母菌及游动的精子……当17世纪的科学家们第一次卐在光学显微镜下看到这些活生生的生物现象时，一个崭新的世界打开了。这就是光学显微成像技术的诞生。但自那之后的100多年来，光学显微技术一直受制于一个物理极限值※的约束：恩斯特•阿贝(Ernst Abbe)在19世纪对光学显微镜的分辨率限制做出了界定，认为大约只能是光波▃长的一半，即约为0.2微米。

　　但是，今年诺贝尔化学奖的得主们却使用荧光分子，突破了这一极限，将光学显微技术带进了“纳米世界”，显微成像也变成了纳米显微成像。

　　(阿贝分辨率极限，无法看到100纳米⊙的病毒、10纳米的蛋白质等)

　　活细胞运动细节进入人类视野

　　在纳米显微学(nanoscopy)的领域中，科学家将活细胞中不同分子的运动可视化了，通过这些分子细节来研究活细胞。

　　他们能够看到脑部神经细胞间的〖突触是如何形成的，他们能够观察到与帕金森氏症、阿尔兹海默症和亨丁顿舞蹈症相关的蛋白聚集过程，他们也能够在受精卵分裂形成胚胎时追踪不同的蛋白质。

　　(第一张由斯特凡•W•黑尔(Stefan W. Hell)使用STED显微镜『拍摄而成的图像。左边为使用传统显微镜】拍摄的大肠杆菌，右边是使用STED显微镜拍摄的同样的大肠杆菌。STED图像的分辨率是前者的3倍)

　　两种方法敲开“纳米世界”大门

　　2000年，斯特凡·W·赫尔发明了受激发射损耗(STED)显微技术。这项研究使用了○两道激光束：一束用来激发荧光分子使其发光，另一束则将大部分发光抵︼消——除了一块纳米尺度的微小区域。显微镜就这样能够一纳米一纳米地扫描样本，并产生图像，其分辨︾率大大突破了阿贝分辨率的限制。

　　(在常规光学显微镜中，可以区分线粒体的轮廓，但其分〗辨率却无法超越0.2微米。)

　　艾瑞克·贝茨格和威廉姆·莫尔纳各自的研究则为“单分子荧光显微术”打下了基础。这种技术的关键就是，发现了“特定的◤单个荧光分子是可以打开和关闭的”。因此，科学家们可以通过对同一区域多次成像，每次只让几个零散◢的分子发出荧光，再将这些图像叠加，得到一幅纳米级分辨率的超级稠密图像。2006年，艾瑞克·贝茨格首次将这种技术投入▆了实际运用。

　　(单分子荧光显微镜原理)

　　八一八：为什么↑物理的研究能拿化学奖?

　　光学显微成像技术居然拿了诺贝尔奖化学奖，这难道不是物理奖吗?上一个因为显微镜(电子隧道显微镜)而获奖的就拿的是物理学奖，而斯特凡•W•赫尔其实是德国的物理学家。因此，化学奖ㄨ公布后，连诺贝尔奖官方推特也自曝：算上今年的化学奖，已有38个人因为物理化学领域的成就获得诺贝尔化学奖了。

　　难道，高大上的诺贝尔奖也赶起时髦，流行“跨界”?其实，“物理化学(Physical Chemistry)”本来就№是一门“古老”的学科，是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体♂系中特殊规律的学科。

　　1752年，“物理化学”这个概念被俄国科学家罗蒙索诺夫在圣彼得堡大学的一堂课程(A Course in True Physical Chemistry)上首次提出。而一般概念里，物理化学作为一◆门学科的正式形成，是从1877年德国→化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创刊的《物理化学杂志》开始。

　　不过，随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，各种学科间的在内容上确实越来越精准划分，因此，新的分支学科也在不¤断产生。