解读诺贝尔化学奖：绕过“束缚” 开启纳米微时代

据诺贝尔奖官方网站消息，诺贝尔化学奖于当地时间8日揭晓，获奖者为埃里克·贝齐格、威廉·莫纳和斯特凡·黑尔，他们的获奖理由是在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就。

中新网10月9日电 综合消息，瑞典皇家科学院8日宣布，将2014年诺贝尔化学奖授予美国科学家埃里克·贝齐格、威廉·莫纳和德国科学家斯特凡·黑尔，以表彰他们为发展超分辨率荧光显微镜所作的贡献。

据报道，显微镜技术早于数百年前已逐步成形，分辨率亦随技术进步不断提升，但受制于光线波长限制，0.2微米成为显微镜难以突破的瓶颈。德国物理学家阿贝在1873年提出“绕射极限”概念，称0.2微米是传统光学显微技术解像度的物理极限。很多人就这样接受现实，但亦有小部分科学家坚定不移，矢志打破界限。

1990年完成博士学位后，黑尔一直寻找突破“绕射极限”的方法，更不惜从德国前赴芬兰，结果遇上当时仍处于研究阶段的荧光显微学。于是黑尔想到设计一种“纳米电筒”，可在纳米范围内扫描目标样本，并以此为基础构建“受激发射损耗”(STED)显微技术。虽然他的理论当时没有引起哄动，但已引来学界关注。黑尔其后制作STED显微镜，并在2000年实际展示其功能，声名大噪。

而在大西洋对岸的美国，莫纳1989年成为全球首位量度单分子光吸收量的科学家，并在8年后受到“绿色荧光蛋白”(GFP)启发，发展出能够开关GFP发光功能的方法。“绿色荧光蛋白”是2008年诺贝尔化学奖的研究，当年得奖者包括已故“中国导弹之父”钱学森堂侄、美国华裔科学家钱永健。

莫纳为科学家观察单一分子打开大门，更成为贝齐格的突破口。贝齐格多年来为突破“绕射极限”费尽脑筋，他利用莫纳对可开关荧光分子的研究，研发出“单分子显微技术”，通过重复扫描目标样本，并在每次拍摄时只让少量分子发光，最后把所得图像重迭在一起，得出解像度突破“绕射极限”的显微影像。

虽然目前也有电子显微镜等能提供高分辨率显微，然而这些方法的准备过程会杀死细胞，因此无法用于观察活细胞的活动。

诺贝尔化学奖评选委员会当天声明说，长期以来，光学显微镜的分辨率被认为不会超过光波波长的一半，这被称为“阿贝分辨率”。借助荧光分子的帮助，今年获奖者们的研究成果巧妙地绕过了经典光学的这一“束缚”，他们开创性的成就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广泛运用，人类每天都能从其带来的新知识中获益。

诺贝尔化学奖评选委员会还指出，得奖者的研究允许人类观察病毒以至细胞内的蛋白质，对了解有关物质的功能作出重大贡献，例如可用于观察帕金森症、脑退化症和亨廷顿病患者体内的蛋白变化等。委员会赞扬三人的研究不仅为人类未来探求知识打下重要基础，他们现在仍然站在科研的最前线，通过科学研究为人类社会谋福祉。