一鸣惊人贝齐格:,超分辨荧光显微的诺奖旅程(显微镜什么时候有的？)

一鸣惊人贝齐格:,超分辨荧光显微的诺奖旅程

2016年09月09日讯 1994年的秋天，埃里克·贝齐格深深地思考了自己的科研追求。他有一个很美妙的想法，能够打破当时的局限，在微小尺度下捕捉图像。不过为了抚养新出生的孩子，他放弃了贝尔试验优越的研究职位，从而也失去了推进自己研究的有利资源。

“我决定公布出我的想法，把它丢进科研圈里。” 贝齐格表示，“我觉得自己很可能到此为止了，将和科学不再有瓜葛。”

二十年后，凭借那篇论文，以及随后的一系列重要成就，贝齐格走上了2014年诺贝尔奖的颁奖台。

贝齐格在美国底特律一带长大。父亲曾在汽车制造业工作，贝齐格认为正是这种环境的影响使他对工程学着迷，进而迈进了加州理工的大门。他这样讲道：“加州理工带来的是浩如烟海的理论科学，我想本科期间是我人生中压力最大的一段岁月。”作为新生，贝齐格在第二年就参加了暑期大学生研究项目 （SURF），和当时从事飞机不稳定性研究的航空学教授Garry Brown一起工作。“通过SURF我才突然发现，对于真正探索实验科学来说，我之前不过是在挠痒痒。”贝齐格讲。

贝齐格随后进入康奈尔大学，并首次接触到日后深深影响其科研生涯的显微镜学--即通过显微镜观测裸眼无法观察的小尺度事物的科学。

显微镜技术有很多种，比如X光显微镜，电子显微镜，扫描显微技术等，它们为微观世界提供了不同尺度的窗口。传统方法是光学显微镜，通过可见光穿过透镜，使研究人员得以观察微生物。不过这里有个问题，在微小尺度下，光学显微镜会遇到障碍，即物理学上所谓的Abbe衍射极限。也就是说，任何小于半个光波长度或者0.2微米的物体，都无法被显微镜识别。

贝齐格加入了康奈尔的研究组，希望在Abbe极限上有所突破。“捕捉活体细胞图像这样的事简直太诱人了，我必须加入其中。” 贝齐格开展了一系列实验，并在早期取得了显着成功。随后他加入贝尔实验室。1993年，已经能够跨越衍射极限，在室温条件下取得单个分子的图像。

然而不久之后，他决定放弃。“我很沮丧，”贝齐格说，“我们的实验方法遇到真正的物理学极限，科研经费也受到限制，而且从事这一领域研究的人已经太多了。我撞上了自己的极限。” 贝齐格开始把精力放到家庭上，在家发表了他的论文后，投身到私营企业当中。90年后期，他来到父亲的汽车供应公司工作，并设计出一系列实验性制造工具。“我是个优秀的工程师，但是个差劲的商人，”他开玩笑说，“我创造出一些很棒的工具，但并不能在汽车工业里施展拳脚。”

2003年，离开贝尔实验室后时隔十年，科学的呼唤终于冲破牢笼，贝齐格在自己家中搭建了实验室，拿起他尘封已久的科研，开始琢磨一些新想法。他重新和贝尔实验室的同事兼导师Harald Hess取得了联络。“Harald和我想去旅行，比如去约书亚树或者优胜美地国家公园，好好想想我们到底想做些什么。”在去佛罗里达拜访同事的时候，这两个人突然有了一个主意--能够联系起贝齐格1994年论文的主意。

那时候，贝齐格已经能够获取单个分子的图像，但技术仍有局限。“如果能够有一组分子，使它们的衍射极限斑点重叠，”贝齐格介绍，“我在1994年的想法是假如你有方法使它们各个区别开来--无论是什么--你都可以将它们分离。然后，你就可以定位它们的坐标了。”不过该如何标记出这些分子？当时贝齐格并没有答案。

时隔十年，贝齐格和Hess在佛罗里达学到了制造蛋白荧光的新技术。可以这样讲，研究人员现在能够锁定目标分子，使其“开关”自如--就像电灯开关一样。

贝齐格终于找到了他要的标签。只要每次对一小部分分子进行开关操作，他就能获得孤立分子的图像，尽管分辨率较低，但每个都单独地闪耀着。贝齐格说：“每个分子都好像一个模糊的灯泡。”不过这已经足够了，他能够借此确定分子中心，并以高精度确定每个分子的位置。贝齐格认识到，通过结合上千幅这样的小范围图像，他能够编织出一个能够突破Abbe极限，清晰显现出纳米尺度结构的超级图像。

“我们都吓到了，这看起来很显而易见也很简单，为什么没有人想出来？” 贝齐格回忆。

他们两人很快在Hess家里组建实验室，不到半年，就在Hess家客厅地板上做出了显微镜原型。他们将其称之为光催化定位显微镜 （photoactivated localization microscopy， PALM），并于2006年在Science首先发表予以介绍。这距离他们就这一想法开始着手仅不到一年。

这一创造为这种新型显微镜带来了巨大的关注。2014年，贝齐格因此获得诺贝尔化学奖。同时获奖的还有为单分子显微镜研发做出突破性贡献的William E. Moerner和研究出使荧光分子发光方法的Stefan Hell。

时至今日，贝齐格依然在霍华德·休斯医学研究所珍利亚农场研究园区推动着显微镜成像技术的发展。自2005年以来，他一直在这里工作。

在获得诺贝尔奖后仅仅几周，贝齐格又在Science上展示了新的创造--点阵光学显微镜 （lattice light-sheet microscope）--能够在显微尺度下以惊人的分辨率制作三位图像视频。

“就像我以PALM为骄傲一样，我知道这件新工具是我的杰作，”贝齐格说，“我们终于有了一样工具，能够理解细胞的复杂性。”

贝齐格很希望其他科研人员能够在他创造的工具基础上，继续前进，不畏风险，坚持不懈，取得他们自己的发现。

“人们总是被鼓励要承担风险，这很好。”贝齐格在诺贝尔演讲的结尾说，“但如果你没在大部分时间都失败，那就不叫风险。对于所有那些以他们的财富、事业和声誉做赌注，但最后失败的人，请记住那种抗争本身就是回报，你会拥有那种满足，为了使这个世界更加美好，你已经付出了你的一切。”

显微镜什么时候有的？

来自科学教育类认证团队 2018-11-21
最早的显微镜是16世纪末期（1590年）在荷兰制造出来，发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商。同时另一位荷兰科学家汉斯·利珀希也制造了显微镜。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜，第一个是意大利科学家伽利略。他在1611年通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。

第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

其他显微镜

1953年，弗里茨·塞尔尼克因为对相衬法的证实，发明相衬显微镜获得诺贝尔物理学奖。

1986年，恩斯特·鲁斯卡因研制第一台透视电子显微镜获得诺贝尔物理学奖。格尔德·宾宁、海因里希·罗雷尔因研制扫描隧道显微镜获得诺贝尔物理学奖

2014年10月8日，诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格 (Eric Betzig)，W·E·莫尔纳尔 (William Moerner)和斯特凡·W·赫尔 (Stefan Hell)。

奖励其发展超分辨荧光显微镜 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，带领光学显微镜进入纳米级尺度中。

2017年，雅克·杜博歇、约阿希姆·弗兰克、理查德·亨德森因研制用于溶液内生物分子的高分辨率结构测定的低温电子显微镜获得诺贝尔化学奖。

扩展资料：

成像原理

1、光学显微镜

光学显微镜主要由目镜、物镜、载物台和反光镜组成。目镜和物镜都是凸透镜，焦距不同。物镜的凸透镜焦距小于目镜的凸透镜的焦距。物镜相当于投影仪的镜头，物体通过物镜成倒立、放大的实像。

目镜相当于普通的放大镜，该实像又通过目镜成正立、放大的虚像。经显微镜到人眼的物体都成倒立放大的虚像。反光镜用来反射，照亮被观察的物体。

反光镜一般有两个反射面：一个是平面镜，在光线较强时使用；一个是凹面镜，在光线较弱时使用，可会聚光线。

2、电子显微镜

电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。

电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代，透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。

现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍，而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍，所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。

二、用途

1、物质成分分析。

2、矿物质分析。

3、分子、中子、原子…等分析。

4、细胞、基因…等分析。

5、细菌、病毒分析。

6、金相分析

7、集成电路生产中各种检测。

8、电子器件检测，如晶振、连接器、液晶屏扽。

显微镜什么时候发明的

来自科学教育类认证团队 2018-11-21
最早的显微镜是16世纪末期（1590年）在荷兰制造出来，发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商。同时另一位荷兰科学家汉斯·利珀希也制造了显微镜。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜，第一个是意大利科学家伽利略。他在1611年通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。

第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

其他显微镜

1953年，弗里茨·塞尔尼克因为对相衬法的证实，发明相衬显微镜获得诺贝尔物理学奖。

1986年，恩斯特·鲁斯卡因研制第一台透视电子显微镜获得诺贝尔物理学奖。格尔德·宾宁、海因里希·罗雷尔因研制扫描隧道显微镜获得诺贝尔物理学奖

2014年10月8日，诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格 (Eric Betzig)，W·E·莫尔纳尔 (William Moerner)和斯特凡·W·赫尔 (Stefan Hell)。

奖励其发展超分辨荧光显微镜 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，带领光学显微镜进入纳米级尺度中。

2017年，雅克·杜博歇、约阿希姆·弗兰克、理查德·亨德森因研制用于溶液内生物分子的高分辨率结构测定的低温电子显微镜获得诺贝尔化学奖。

扩展资料：

成像原理

1、光学显微镜

光学显微镜主要由目镜、物镜、载物台和反光镜组成。目镜和物镜都是凸透镜，焦距不同。物镜的凸透镜焦距小于目镜的凸透镜的焦距。物镜相当于投影仪的镜头，物体通过物镜成倒立、放大的实像。

目镜相当于普通的放大镜，该实像又通过目镜成正立、放大的虚像。经显微镜到人眼的物体都成倒立放大的虚像。反光镜用来反射，照亮被观察的物体。

反光镜一般有两个反射面：一个是平面镜，在光线较强时使用；一个是凹面镜，在光线较弱时使用，可会聚光线。

2、电子显微镜

电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。

电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代，透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。

现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍，而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍，所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。

二、用途

1、物质成分分析。

2、矿物质分析。

3、分子、中子、原子…等分析。

4、细胞、基因…等分析。

5、细菌、病毒分析。

6、金相分析

7、集成电路生产中各种检测。

8、电子器件检测，如晶振、连接器、液晶屏扽。

显微镜是谁发明的

最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。

扩展资料

粗调部分故障的排除

粗调的主要故障是自动下滑或升降时松紧不一。所谓自动下滑是指镜筒、镜臂或载物台静止在某一位置时，不经调节，在它本身重量的作用下，自动地慢慢落下来的现象。其原因是镜筒、镜臂、载物台本身的重力大于静摩擦力引起的。解决的办法是增大静摩擦力，使之大于镜筒或镜臂本身的重力。

对于斜筒及大部分双目显微镜的粗调机构来说，当镜臂自动下滑时，可用两手分别握往粗调手轮内侧的止滑轮，双手均按顺时针方向用力拧紧，即可制止下滑。如不凑效，则应找专业人员进行修理。

镜筒自动下滑，往往给人以错觉，误认为是齿轮与齿条配合的太松引起的。于是就在齿条下加垫片。这样，镜筒的下滑虽然能暂时止住，但却使齿轮和齿条处于不正常的咬合状态。运动的结果，使得齿轮和齿条都变形。尤其是垫得不平时，齿条的变形更厉害，结果是一部分咬得紧，一部分咬得松。因此，这种方法不宜采用。

此外，由于粗调机构长久失修，润滑油干枯，升降时会产生不舒服的感觉，甚至可以听到机件的摩擦声。这时，可将机械装置拆下清洗，上油脂后重新装配。

微调部分故障的排除

微调部分最常见的故障是卡死与失效。微调部分安装在仪器内部，其机械零件细小、紧凑，是显微镜中最精细复杂的部分。微调部分的故障应由专业技术人员进行修理。没有足够的把握，不要随便乱拆。

参考资料来源：百度百科 _显微镜（科研仪器设备）

本文地址:http://dadaojiayuan.com/jiankang/273906.html.

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