解讀諾貝爾化學獎：繞過“束縛” 開啟納米微時代

據諾貝爾獎官方網站消息，諾貝爾化學獎于當地時間8日揭曉，獲獎者為埃裏克·貝齊格、威廉·莫納和斯特凡·黑爾，他們的獲獎理由是在超解析度熒光顯微技術領域取得的成就。

中新網10月9日電 綜合消息，瑞典皇家科學院8日宣佈，將2014年諾貝爾化學獎授予美國科學家埃裏克·貝齊格、威廉·莫納和德國科學家斯特凡·黑爾，以表彰他們為發展超解析度熒光顯微鏡所作的貢獻。

據報道，顯微鏡技術早于數百年前已逐步成形，解析度亦隨技術進步不斷提升，但受制于光線波長限制，0.2微米成為顯微鏡難以突破的瓶頸。德國物理學家阿貝在1873年提出“繞射極限”概念，稱0.2微米是傳統光學顯微技術解像度的物理極限。很多人就這樣接受現實，但亦有小部分科學家堅定不移，矢志打破界限。

1990年完成博士學位後，黑爾一直尋找突破“繞射極限”的方法，更不惜從德國前赴芬蘭，結果遇上當時仍處於研究階段的熒光顯微學。於是黑爾想到設計一種“納米電筒”，可在納米範圍內掃描目標樣本，並以此為基礎構建“受激發射損耗”(STED)顯微技術。雖然他的理論當時沒有引起鬨動，但已引來學界關注。黑爾其後製作STED顯微鏡，並在2000年實際展示其功能，聲名大噪。

而在大西洋對岸的美國，莫納1989年成為全球首位量度單分子光吸收量的科學家，並在8年後受到“綠色熒光蛋白”(GFP)啟發，發展出能夠開關GFP發光功能的方法。“綠色熒光蛋白”是2008年諾貝爾化學獎的研究，當年得獎者包括已故“中國導彈之父”錢學森堂侄、美國華裔科學家錢永健。

莫納為科學家觀察單一分子打開大門，更成為貝齊格的突破口。貝齊格多年來為突破“繞射極限”費盡腦筋，他利用莫納對可開關熒光分子的研究，研發出“單分子顯微技術”，通過重復掃描目標樣本，並在每次拍攝時只讓少量分子發光，最後把所得圖像重疊在一起，得出解像度突破“繞射極限”的顯微影像。

雖然目前也有電子顯微鏡等能提供高解析度顯微，然而這些方法的準備過程會殺死細胞，因此無法用於觀察活細胞的活動。

諾貝爾化學獎評選委員會當天聲明説，長期以來，光學顯微鏡的解析度被認為不會超過光波波長的一半，這被稱為“阿貝解析度”。借助熒光分子的幫助，今年獲獎者們的研究成果巧妙地繞過了經典光學的這一“束縛”，他們開創性的成就使光學顯微鏡能夠窺探納米世界。如今，納米級解析度的顯微鏡在世界範圍內廣泛運用，人類每天都能從其帶來的新知識中獲益。

諾貝爾化學獎評選委員會還指出，得獎者的研究允許人類觀察病毒以至細胞內的蛋白質，對了解有關物質的功能作出重大貢獻，例如可用於觀察帕金森症、腦退化症和亨廷頓病患者體內的蛋白變化等。委員會讚揚三人的研究不僅為人類未來探求知識打下重要基礎，他們現在仍然站在科研的最前線，通過科學研究為人類社會謀福祉。