2014年諾貝爾化學獎：看到納米的世界

很長時間以來，人們都認為光學顯微技術無法突破一條極限：它永遠不可能獲得比所用光的半波長更高的分辨率。然而，2014年諾貝爾化學獎的得主使用熒光分子，巧妙地繞開了這一極限。他們突破性的工作將光學顯微技術帶到了納米尺度。

在納米顯微學的領域中，科學家使活細胞中不同分子的運動可視化—他們能夠看到腦部神經細胞間的突觸是如何形成的，他們能夠觀察到與帕金森氏癥、阿爾茲海默癥和亨廷頓舞蹈癥相關的蛋白聚集過程，他們也能夠在受精卵分裂形成胚胎時追蹤不同的蛋白質。

今天，科學家們竟然能夠從最微小的分子細節來研究活細胞，在前人看來這簡直是不可能的事情。在1873年，顯微鏡學者恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）給傳統的光學顯微鏡分辨率規定了一個物理極限：它不可能突破0.2微米。而埃里克·白茲格、斯特凡·W·赫爾、威廉姆·艾斯科·莫爾納爾于2014年被授予諾貝爾化學獎，正是由于突破了這個極限。由于他們的成就，光學顯微鏡現在可以進入納米世界了。

本次獎項頒給兩個不同的研究。其一是斯特凡·W·赫爾在2000年發明的受激發射損耗（STED）顯微技術。這項研究使用了兩道激光束，一束用來激發熒光分子使其發光，另一束則將大部分發光抵消—除了一塊納米尺度的微小區域。顯微鏡一納米一納米地掃描樣本，并產生圖像，其分辨率遠好于阿貝分辨率的限制。

埃里克·白茲格和威廉姆·艾斯科·莫爾納爾各自獨立做出的成就，為第二種方法—單分子熒光顯微術打下了基礎。這種技術關鍵是發現可以打開和關閉單個分子的熒光。科學家們對同一區域多次成像，每次只讓幾個零散的分子發出熒光。通過對這些圖像進行疊加，他們得到了一幅納米級分辨率的超級稠密圖像。2006年，埃里克·白茲格首次將這種技術投入了實際運用。

今天，納米顯微技術已經在全球被廣泛使用，并且不斷在為人類做出新的貢獻。