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新技術(shù)問世 光學(xué)顯微鏡分辨率壁壘得打破
來源: | 發(fā)布日期:2022-05-26 08:25:21
 

       16世紀末,荷蘭眼鏡商亞斯·詹森和科學(xué)家漢斯·利珀希用兩個鏡頭制作了一個簡單的顯微鏡。雖然他們沒有使用顯微鏡進行觀察和研究,但顯微鏡的誕生為科學(xué)家使用顯微鏡進行科學(xué)研究提供了強有力的觀察手段。通過顯微鏡的媒介,人類打開了微世界的大門,發(fā)現(xiàn)了許多肉眼無法觀察到的微生物。與此同時,原子時代也宣布了。

       經(jīng)過幾個世紀的發(fā)展和演變,顯微鏡已經(jīng)從功能單一、制作粗糙的簡單顯微鏡演變?yōu)楣δ荦R全、制作精良、技術(shù)先進的顯微鏡。目前,顯微鏡可分為偏光顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡和數(shù)字顯微鏡四類。

       其中,偏光顯微鏡是一種研究透明和不透明各向異性材料的顯微鏡,廣泛應(yīng)用于科學(xué)和工程專業(yè);光學(xué)顯微鏡由光學(xué)、照明和機械部件組成,光學(xué)部分是其核心;電子顯微鏡的放大功能和分辨率高于光學(xué)顯微鏡;數(shù)字顯微鏡可以通過數(shù)字模型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)視頻成像,主要用于教學(xué)。

       上述四類顯微鏡雖然結(jié)構(gòu)各異,應(yīng)用領(lǐng)域不同,但對于開拓人類視野,幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物種、新病菌,助力醫(yī)療領(lǐng)域克服重大生理疾病,從而延長人類壽命都具有不可替代的重要意義。

       在人類社會的人類社會發(fā)展史上,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展并不止于此。21世紀,為了進一步提高顯微鏡的分辨率,觀察更小的生物,探索微生物的奧秘,許多科學(xué)家孜孜不倦地探索和研究,開發(fā)了各種高分辨率熒光成像技術(shù),將分辨率提高到幾十納米,突破了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率很限。然而,在觀察納米尺度的亞細胞結(jié)構(gòu)甚至單個生物大分子的結(jié)構(gòu)時,現(xiàn)有的技術(shù)水平遠遠不夠?qū)W顯微鏡的分辨率需要提高到分子水平,這對科學(xué)家來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。

       然而,困難從來都不是科技發(fā)展的絆腳石,而是墊腳石和助推器。在反復(fù)探索試錯和進步的道路上,只有跨越困難山,突破技術(shù)瓶頸,科技水平才能贏得質(zhì)的飛躍。

       近日,中國科學(xué)家在《自然》中-該方法在雜志上發(fā)表了一項新的研究成果,指出中國科學(xué)家開發(fā)了一種新的干擾單分子定位顯微鏡技術(shù)——重復(fù)光學(xué)選擇性曝光(Repetitive Optical Selective Exposure,ROSE)。該技術(shù)可分辨出5 nm的DNA折紙(DNA origami)將顯微鏡的分辨率提高到3 nm單分子定位精度接近1 nm,是傳統(tǒng)的方法2.4倍。研究結(jié)果的出現(xiàn)表明,光學(xué)顯微鏡的分辨率限制進一步被打破。因此,人類對微觀世界大門的枷鎖得到了深刻的理解,更小的世界正在等待科學(xué)家的探索。

       從肉眼觀察自然世界到使用普通顯微鏡發(fā)現(xiàn)微生物的世界,再到通過更高分辨率的現(xiàn)代顯微鏡發(fā)現(xiàn)納米尺度,甚至分子尺度的微世界,人類花了數(shù)百年的時間。在過去的幾百年里,人類克服了困難的山脈,挑戰(zhàn)了無數(shù)次不可能,并努力朝著技術(shù)高峰前進。目前,技術(shù)仍在大步前進,未來,先進的技術(shù)水平將繼續(xù)像長江后浪一樣更新迭代。

       以上資料來源參考:中華人民共和國科技部、百度百科

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