一鳴驚人貝齊格:,超分辨熒光顯微的諾獎(jiǎng)旅程(顯微鏡什么時(shí)候有的？)

一鳴驚人貝齊格:,超分辨熒光顯微的諾獎(jiǎng)旅程

2016年09月09日訊 1994年的秋天，埃里克·貝齊格深深地思考了自己的科研追求。他有一個(gè)很美妙的想法，能夠打破當(dāng)時(shí)的局限，在微小尺度下捕捉圖像。不過為了撫養(yǎng)新出生的孩子，他放棄了貝爾試驗(yàn)優(yōu)越的研究職位，從而也失去了推進(jìn)自己研究的有利資源。

“我決定公布出我的想法，把它丟進(jìn)科研圈里?！?貝齊格表示，“我覺得自己很可能到此為止了，將和科學(xué)不再有瓜葛?！?/p>

二十年后，憑借那篇論文，以及隨后的一系列重要成就，貝齊格走上了2014年諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)臺。

貝齊格在美國底特律一帶長大。父親曾在汽車制造業(yè)工作，貝齊格認(rèn)為正是這種環(huán)境的影響使他對工程學(xué)著迷，進(jìn)而邁進(jìn)了加州理工的大門。他這樣講道：“加州理工帶來的是浩如煙海的理論科學(xué)，我想本科期間是我人生中壓力最大的一段歲月。”作為新生，貝齊格在第二年就參加了暑期大學(xué)生研究項(xiàng)目 （SURF），和當(dāng)時(shí)從事飛機(jī)不穩(wěn)定性研究的航空學(xué)教授Garry Brown一起工作?！巴ㄟ^SURF我才突然發(fā)現(xiàn)，對于真正探索實(shí)驗(yàn)科學(xué)來說，我之前不過是在撓癢癢?！必慅R格講。

貝齊格隨后進(jìn)入康奈爾大學(xué)，并首次接觸到日后深深影響其科研生涯的顯微鏡學(xué)--即通過顯微鏡觀測裸眼無法觀察的小尺度事物的科學(xué)。

顯微鏡技術(shù)有很多種，比如X光顯微鏡，電子顯微鏡，掃描顯微技術(shù)等，它們?yōu)槲⒂^世界提供了不同尺度的窗口。傳統(tǒng)方法是光學(xué)顯微鏡，通過可見光穿過透鏡，使研究人員得以觀察微生物。不過這里有個(gè)問題，在微小尺度下，光學(xué)顯微鏡會遇到障礙，即物理學(xué)上所謂的Abbe衍射極限。也就是說，任何小于半個(gè)光波長度或者0.2微米的物體，都無法被顯微鏡識別。

貝齊格加入了康奈爾的研究組，希望在Abbe極限上有所突破?！安蹲交铙w細(xì)胞圖像這樣的事簡直太誘人了，我必須加入其中。” 貝齊格開展了一系列實(shí)驗(yàn)，并在早期取得了顯著成功。隨后他加入貝爾實(shí)驗(yàn)室。1993年，已經(jīng)能夠跨越衍射極限，在室溫條件下取得單個(gè)分子的圖像。

然而不久之后，他決定放棄?！拔液芫趩?，”貝齊格說，“我們的實(shí)驗(yàn)方法遇到真正的物理學(xué)極限，科研經(jīng)費(fèi)也受到限制，而且從事這一領(lǐng)域研究的人已經(jīng)太多了。我撞上了自己的極限?！?貝齊格開始把精力放到家庭上，在家發(fā)表了他的論文后，投身到私營企業(yè)當(dāng)中。90年后期，他來到父親的汽車供應(yīng)公司工作，并設(shè)計(jì)出一系列實(shí)驗(yàn)性制造工具?！拔沂莻€(gè)優(yōu)秀的工程師，但是個(gè)差勁的商人，”他開玩笑說，“我創(chuàng)造出一些很棒的工具，但并不能在汽車工業(yè)里施展拳腳?！?/p>

2003年，離開貝爾實(shí)驗(yàn)室后時(shí)隔十年，科學(xué)的呼喚終于沖破牢籠，貝齊格在自己家中搭建了實(shí)驗(yàn)室，拿起他塵封已久的科研，開始琢磨一些新想法。他重新和貝爾實(shí)驗(yàn)室的同事兼導(dǎo)師Harald Hess取得了聯(lián)絡(luò)?！癏arald和我想去旅行，比如去約書亞樹或者優(yōu)勝美地國家公園，好好想想我們到底想做些什么?！痹谌シ鹆_里達(dá)拜訪同事的時(shí)候，這兩個(gè)人突然有了一個(gè)主意--能夠聯(lián)系起貝齊格1994年論文的主意。

那時(shí)候，貝齊格已經(jīng)能夠獲取單個(gè)分子的圖像，但技術(shù)仍有局限?！叭绻軌蛴幸唤M分子，使它們的衍射極限斑點(diǎn)重疊，”貝齊格介紹，“我在1994年的想法是假如你有方法使它們各個(gè)區(qū)別開來--無論是什么--你都可以將它們分離。然后，你就可以定位它們的坐標(biāo)了?！辈贿^該如何標(biāo)記出這些分子？當(dāng)時(shí)貝齊格并沒有答案。

時(shí)隔十年，貝齊格和Hess在佛羅里達(dá)學(xué)到了制造蛋白熒光的新技術(shù)。可以這樣講，研究人員現(xiàn)在能夠鎖定目標(biāo)分子，使其“開關(guān)”自如--就像電燈開關(guān)一樣。

貝齊格終于找到了他要的標(biāo)簽。只要每次對一小部分分子進(jìn)行開關(guān)操作，他就能獲得孤立分子的圖像，盡管分辨率較低，但每個(gè)都單獨(dú)地閃耀著。貝齊格說：“每個(gè)分子都好像一個(gè)模糊的燈泡?！辈贿^這已經(jīng)足夠了，他能夠借此確定分子中心，并以高精度確定每個(gè)分子的位置。貝齊格認(rèn)識到，通過結(jié)合上千幅這樣的小范圍圖像，他能夠編織出一個(gè)能夠突破Abbe極限，清晰顯現(xiàn)出納米尺度結(jié)構(gòu)的超級圖像。

“我們都嚇到了，這看起來很顯而易見也很簡單，為什么沒有人想出來？” 貝齊格回憶。

他們兩人很快在Hess家里組建實(shí)驗(yàn)室，不到半年，就在Hess家客廳地板上做出了顯微鏡原型。他們將其稱之為光催化定位顯微鏡 （photoactivated localization microscopy， PALM），并于2006年在Science首先發(fā)表予以介紹。這距離他們就這一想法開始著手僅不到一年。

這一創(chuàng)造為這種新型顯微鏡帶來了巨大的關(guān)注。2014年，貝齊格因此獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。同時(shí)獲獎(jiǎng)的還有為單分子顯微鏡研發(fā)做出突破性貢獻(xiàn)的William E. Moerner和研究出使熒光分子發(fā)光方法的Stefan Hell。

時(shí)至今日，貝齊格依然在霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所珍利亞農(nóng)場研究園區(qū)推動(dòng)著顯微鏡成像技術(shù)的發(fā)展。自2005年以來，他一直在這里工作。

在獲得諾貝爾獎(jiǎng)后僅僅幾周，貝齊格又在Science上展示了新的創(chuàng)造--點(diǎn)陣光學(xué)顯微鏡 （lattice light-sheet microscope）--能夠在顯微尺度下以驚人的分辨率制作三位圖像視頻。

“就像我以PALM為驕傲一樣，我知道這件新工具是我的杰作，”貝齊格說，“我們終于有了一樣工具，能夠理解細(xì)胞的復(fù)雜性?！?/p>

貝齊格很希望其他科研人員能夠在他創(chuàng)造的工具基礎(chǔ)上，繼續(xù)前進(jìn)，不畏風(fēng)險(xiǎn)，堅(jiān)持不懈，取得他們自己的發(fā)現(xiàn)。

“人們總是被鼓勵(lì)要承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，這很好?！必慅R格在諾貝爾演講的結(jié)尾說，“但如果你沒在大部分時(shí)間都失敗，那就不叫風(fēng)險(xiǎn)。對于所有那些以他們的財(cái)富、事業(yè)和聲譽(yù)做賭注，但最后失敗的人，請記住那種抗?fàn)幈旧砭褪腔貓?bào)，你會擁有那種滿足，為了使這個(gè)世界更加美好，你已經(jīng)付出了你的一切?！?/p>

顯微鏡什么時(shí)候有的？

來自科學(xué)教育類認(rèn)證團(tuán)隊(duì) 2018-11-21
最早的顯微鏡是16世紀(jì)末期（1590年）在荷蘭制造出來，發(fā)明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商。同時(shí)另一位荷蘭科學(xué)家漢斯·利珀希也制造了顯微鏡。

后來有兩個(gè)人開始在科學(xué)上使用顯微鏡，第一個(gè)是意大利科學(xué)家伽利略。他在1611年通過顯微鏡觀察到一種昆蟲后，第一次對它的復(fù)眼進(jìn)行了描述。

第二個(gè)是荷蘭亞麻織品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己學(xué)會了磨制透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動(dòng)物。

其他顯微鏡

1953年，弗里茨·塞爾尼克因?yàn)閷ο嘁r法的證實(shí)，發(fā)明相襯顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1986年，恩斯特·魯斯卡因研制第一臺透視電子顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。格爾德·賓寧、海因里?！ち_雷爾因研制掃描隧道顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

2014年10月8日，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了艾力克·貝齊格 (Eric Betzig)，W·E·莫爾納爾 (William Moerner)和斯特凡·W·赫爾 (Stefan Hell)。

獎(jiǎng)勵(lì)其發(fā)展超分辨熒光顯微鏡 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，帶領(lǐng)光學(xué)顯微鏡進(jìn)入納米級尺度中。

2017年，雅克·杜博歇、約阿希姆·弗蘭克、理查德·亨德森因研制用于溶液內(nèi)生物分子的高分辨率結(jié)構(gòu)測定的低溫電子顯微鏡獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

擴(kuò)展資料：

成像原理

1、光學(xué)顯微鏡

光學(xué)顯微鏡主要由目鏡、物鏡、載物臺和反光鏡組成。目鏡和物鏡都是凸透鏡，焦距不同。物鏡的凸透鏡焦距小于目鏡的凸透鏡的焦距。物鏡相當(dāng)于投影儀的鏡頭，物體通過物鏡成倒立、放大的實(shí)像。

目鏡相當(dāng)于普通的放大鏡，該實(shí)像又通過目鏡成正立、放大的虛像。經(jīng)顯微鏡到人眼的物體都成倒立放大的虛像。反光鏡用來反射，照亮被觀察的物體。

反光鏡一般有兩個(gè)反射面：一個(gè)是平面鏡，在光線較強(qiáng)時(shí)使用；一個(gè)是凹面鏡，在光線較弱時(shí)使用，可會聚光線。

2、電子顯微鏡

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點(diǎn)的最小間距來表示。20世紀(jì)70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領(lǐng)約為0.1毫米)。

現(xiàn)在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學(xué)顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點(diǎn)陣。

二、用途

1、物質(zhì)成分分析。

2、礦物質(zhì)分析。

3、分子、中子、原子…等分析。

4、細(xì)胞、基因…等分析。

5、細(xì)菌、病毒分析。

6、金相分析

7、集成電路生產(chǎn)中各種檢測。

8、電子器件檢測，如晶振、連接器、液晶屏扽。

顯微鏡什么時(shí)候發(fā)明的

來自科學(xué)教育類認(rèn)證團(tuán)隊(duì) 2018-11-21
最早的顯微鏡是16世紀(jì)末期（1590年）在荷蘭制造出來，發(fā)明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商。同時(shí)另一位荷蘭科學(xué)家漢斯·利珀希也制造了顯微鏡。

后來有兩個(gè)人開始在科學(xué)上使用顯微鏡，第一個(gè)是意大利科學(xué)家伽利略。他在1611年通過顯微鏡觀察到一種昆蟲后，第一次對它的復(fù)眼進(jìn)行了描述。

第二個(gè)是荷蘭亞麻織品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己學(xué)會了磨制透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動(dòng)物。

其他顯微鏡

1953年，弗里茨·塞爾尼克因?yàn)閷ο嘁r法的證實(shí)，發(fā)明相襯顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1986年，恩斯特·魯斯卡因研制第一臺透視電子顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。格爾德·賓寧、海因里?！ち_雷爾因研制掃描隧道顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

2014年10月8日，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了艾力克·貝齊格 (Eric Betzig)，W·E·莫爾納爾 (William Moerner)和斯特凡·W·赫爾 (Stefan Hell)。

獎(jiǎng)勵(lì)其發(fā)展超分辨熒光顯微鏡 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，帶領(lǐng)光學(xué)顯微鏡進(jìn)入納米級尺度中。

2017年，雅克·杜博歇、約阿希姆·弗蘭克、理查德·亨德森因研制用于溶液內(nèi)生物分子的高分辨率結(jié)構(gòu)測定的低溫電子顯微鏡獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

擴(kuò)展資料：

成像原理

1、光學(xué)顯微鏡

光學(xué)顯微鏡主要由目鏡、物鏡、載物臺和反光鏡組成。目鏡和物鏡都是凸透鏡，焦距不同。物鏡的凸透鏡焦距小于目鏡的凸透鏡的焦距。物鏡相當(dāng)于投影儀的鏡頭，物體通過物鏡成倒立、放大的實(shí)像。

目鏡相當(dāng)于普通的放大鏡，該實(shí)像又通過目鏡成正立、放大的虛像。經(jīng)顯微鏡到人眼的物體都成倒立放大的虛像。反光鏡用來反射，照亮被觀察的物體。

反光鏡一般有兩個(gè)反射面：一個(gè)是平面鏡，在光線較強(qiáng)時(shí)使用；一個(gè)是凹面鏡，在光線較弱時(shí)使用，可會聚光線。

2、電子顯微鏡

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點(diǎn)的最小間距來表示。20世紀(jì)70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領(lǐng)約為0.1毫米)。

現(xiàn)在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學(xué)顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點(diǎn)陣。

二、用途

1、物質(zhì)成分分析。

2、礦物質(zhì)分析。

3、分子、中子、原子…等分析。

4、細(xì)胞、基因…等分析。

5、細(xì)菌、病毒分析。

6、金相分析

7、集成電路生產(chǎn)中各種檢測。

8、電子器件檢測，如晶振、連接器、液晶屏扽。

顯微鏡是誰發(fā)明的

最早的顯微鏡是16世紀(jì)末期在荷蘭制造出來的。發(fā)明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商，或者另一位荷蘭科學(xué)家漢斯·利珀希，他們用兩片透鏡制作了簡易的顯微鏡，但并沒有用這些儀器做過任何重要的觀察。

后來有兩個(gè)人開始在科學(xué)上使用顯微鏡。第一個(gè)是意大利科學(xué)家伽利略。他通過顯微鏡觀察到一種昆蟲后，第一次對它的復(fù)眼進(jìn)行了描述。第二個(gè)是荷蘭亞麻織品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己學(xué)會了磨制透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動(dòng)物。

1931年，恩斯特·魯斯卡通過研制電子顯微鏡，使生物學(xué)發(fā)生了一場革命。這使得科學(xué)家能觀察到像百萬分之一毫米那樣小的物體。1986年他被授予諾貝爾獎(jiǎng)。

擴(kuò)展資料

粗調(diào)部分故障的排除

粗調(diào)的主要故障是自動(dòng)下滑或升降時(shí)松緊不一。所謂自動(dòng)下滑是指鏡筒、鏡臂或載物臺靜止在某一位置時(shí)，不經(jīng)調(diào)節(jié)，在它本身重量的作用下，自動(dòng)地慢慢落下來的現(xiàn)象。其原因是鏡筒、鏡臂、載物臺本身的重力大于靜摩擦力引起的。解決的辦法是增大靜摩擦力，使之大于鏡筒或鏡臂本身的重力。

對于斜筒及大部分雙目顯微鏡的粗調(diào)機(jī)構(gòu)來說，當(dāng)鏡臂自動(dòng)下滑時(shí)，可用兩手分別握往粗調(diào)手輪內(nèi)側(cè)的止滑輪，雙手均按順時(shí)針方向用力擰緊，即可制止下滑。如不湊效，則應(yīng)找專業(yè)人員進(jìn)行修理。

鏡筒自動(dòng)下滑，往往給人以錯(cuò)覺，誤認(rèn)為是齒輪與齒條配合的太松引起的。于是就在齒條下加墊片。這樣，鏡筒的下滑雖然能暫時(shí)止住，但卻使齒輪和齒條處于不正常的咬合狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使得齒輪和齒條都變形。尤其是墊得不平時(shí)，齒條的變形更厲害，結(jié)果是一部分咬得緊，一部分咬得松。因此，這種方法不宜采用。

此外，由于粗調(diào)機(jī)構(gòu)長久失修，潤滑油干枯，升降時(shí)會產(chǎn)生不舒服的感覺，甚至可以聽到機(jī)件的摩擦聲。這時(shí)，可將機(jī)械裝置拆下清洗，上油脂后重新裝配。

微調(diào)部分故障的排除

微調(diào)部分最常見的故障是卡死與失效。微調(diào)部分安裝在儀器內(nèi)部，其機(jī)械零件細(xì)小、緊湊，是顯微鏡中最精細(xì)復(fù)雜的部分。微調(diào)部分的故障應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行修理。沒有足夠的把握，不要隨便亂拆。

參考資料來源：百度百科 _顯微鏡（科研儀器設(shè)備）

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