显微镜 古董他们改变世界诺贝尔奖得主斯特凡地
作者: 发布时间:2022-07-02 17:48:52点击:600
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世界科技创新论坛2018~0809 09:56
自从Ernst Abbe在1873年在光学成像中发现衍射限制以来,人们普遍认为显微镜的分辨率是有限的,它与光源的波长有关。
直到一个多世纪后,罗马尼亚物理学家斯特凡·赫尔才从理论和实验上证明用光学显微镜可以获得纳米级的分辨率。
2014年,黑尔与埃里克·贝齐格和威廉·蒙娜一起因研制超分辨荧光显微镜而获得诺贝尔化学奖。
斯蒂芬·黑尔于1962年12月23日出生于罗马尼亚阿拉德县的圣安娜镇,在那里度过了他的童年和青春期。从1969年到1977年,他在圣安娜学校学习,后来进入了Timeshwara的一所德语中学,在那里,他只经过学习年。
虽然黑尔早年离开了家乡,但他和罗马尼亚之间的联系从未停止过,黑尔曾经说过:无论你走到哪里,出生地永远是你心中的一个地方。
罗马尼亚科学院院长曾经说过,他的黑色罗马尼亚语说得很好,他从未拒绝过科学院的邀请,邀请他成为水星核物理研究所和S学院生物化学研究所的客人。证书。2012年,他前往布加勒斯特参加由科学院组织的微纳米光子学国际会议。
罗马尼亚为出生在罗马尼亚的哈尔感到自豪,他与其他两名美国科学家一起获得了2014年诺贝尔化学奖。在圣安娜教哈尔的老师说,哈尔是一个勤奋的孩子,成绩好,对科学有热情。
长期以来,人们一直认为光学显微镜不能突破一个极限:它永远不能达到比所用光的半波长更高的分辨率,这被称为阿贝分辨率。
黑尔于1981年进入海德堡大学,并于1990年获得海德堡大学的物理学博士学位。那时,他发现,如果两个大孔径的透镜不像往常一样用一个透镜聚焦,光学显微镜的分辨率可以提高。
黑尔在1990年完成了他的博士课程,但这也意味着他不能再用奖学金做研究了。黑尔决定继续在家里独自研究结果,最终发明了4PI显微镜。
黑尔把他的发明带到了德国海德堡的欧洲分子生物学实验室(EMBL),并获得了德国科学基金会的奖学金。1991,黑尔在实验室开始博士后工作,寻找打破衍射极限的方法。
起初,许多科学家,包括杰出的物理学家,都认为黑尔的工作与提高光学显微镜的分辨率没什么关系。他们认为利用他那点研究资金来进行研究是一次冒险。
同时,黑尔使用他的4Pi高分辨率显微镜将传统光学显微镜的分辨率提高了3-7倍,但他仍然没有突破衍射极限。
灵感来自于一个周六的早晨,黑尔在芬兰图尔库大学获得了他的第二个博士后职位。他躺在研究生公寓的床上读一本关于光学量子理论的书,突然灵感闪过:使用一束激光。激发荧光分子发光,用另一束激光消除所有大物体的荧光,用两束激光和扫描样品显示尺寸。分辨率图小于0.2微米。黑尔把他的发明命名为STED,受激发射耗尽麦克风。罗盘
有了这个想法,黑尔立即行动起来,冲进实验室进行实验。每当他回忆起当时的情绪,黑尔就会觉得那是他科学生涯中最激动人心的时刻。
1994年,黑尔在《光学快报》上发表了他关于STED的理论,但直到多年以后,这个理论才在实践中得到证实。在那段时间里,黑尔继续他的研究,四处搜集资金,甚至卖掉了他的4Pi显微镜专利。
尽管黑尔发表了理论文章,但学术界仍对黑尔的理论持怀疑甚至批判态度,但阿贝的衍射极限理论在学术界仍占有主导地位。1997年与马克斯-普朗克生物物理化学研究所签订合同,继续他的STED研究。
1999,黑尔向自然科学杂志提交了研究成果,但都被拒绝了。
直到2000年,当美国科学院(PNAS)发表Hale的研究报告时,情况才开始好转。事实证明,批纳米级荧光图像是利用Hale的STED技术获得的,显微技术被引入纳米领域。
黑尔的作品得到广泛认可。2002,他获得了枫树学院的终身职位。从那时起,黑尔一直在枫树研究所从事成像技术的研究。此外,黑尔是位于海德堡的德国癌症研究中心的高分辨率光学显微镜主任。自2004年以来,黑尔一直是哥廷根大学物理系的荣誉教授。
黑尔的显著贡献是将显微镜带入纳米球,允许人类以更的视角观察微观世界,允许人类追踪细胞内的活动。
一旦光学显微镜能够看到整个细胞和一些细胞器,但是再也看不到更小的物体,例如细胞内蛋白质分子的相互作用。这相当于只看到城市里的建筑物,但是不可能清楚地看到住在这些b中的人们。尤林斯。
举个更生动的例子,光的波长大约为500纳米,更好的光学显微镜只能分辨一半或250纳米。例如,你可以看到细菌,但是在光学显微镜下,它只是一个点。利用黑尔的技术,光学分辨率可以达到100。例如,通过观察2.5纳米,一个蛋白质分子的一半大小,我们可以看到数以万计的生物是如何紧密、结合和相互作用的。
作为一名科学家,黑尔的研究进一步拓宽了科学家的视野,从那时起,科学家们就能够在显微镜下看到生物细胞中纳米颗粒的运动。
他们可以看到微小的粒子是如何在神经细胞之间形成突触的。他们还能看到在帕金森病和阿尔茨海默病等疾病的萌发中起关键作用的微小蛋白质颗粒。重大突破创造了先决条件。
黑尔的研究不仅为人类知识的未来奠定了重要基础,他仍然处于科学研究的前沿,通过科学研究为人类造福。
从2018年8月10日到12日,Stefan Hell将参加世界科技创新论坛,与与会者分享他的智慧并谈论未来。
本届论坛将由20位诺贝尔奖得主出席。我们希望以理念的共鸣引领变革的方向,为企业家和科学家搭建一座完美的桥梁,进一步促进产学研结合,创造新的创新生态,帮助中国的创新和发展。
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