2014年諾貝爾化學獎得主8日揭曉,美國科學家貝齊格(Eric Betzig)、德國科學家赫爾(Stefan W. Hell)、美國科學家莫納(William E. Moerner)因為「研發出超解析率螢光顯微鏡技術(super-resolved fluorescence microscopy)」摘下桂冠,均分800萬瑞典克朗(SEK,約新台幣3350萬元)獎金。特別的是,今年3位化學獎得主都是物理學博士。
螢光顯微鏡影像(維基百科)
貝齊格現年54歲,美國康奈爾大學( Cornell University)物理學博士,目前任職於維吉尼亞州霍華德.休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的珍利亞農場研究園區(Janelia Farm Research Campus)。
赫爾現年52歲,生於羅馬尼亞,德國公民,德國海德堡大學(University of Heidelberg)物理學博士,目前擔任馬克斯.普朗克生物物理化學研究所(Max Planck Institute for Biophysical Chemistry)所長,同時也在海德堡的德國癌症研究中心(DKFZ)任職。
莫納現年61歲,康奈爾大學物理學博士,目前在加州史丹福大學(Stanford University)擔任講座教授。
瑞典皇家科學院(Royal Swedish Academy of Sciences)指出,3位得主研發出來的技術「超越了光學顯微鏡技術的限制」。長期以來,傳統光學顯微鏡的解析率最多只能到達可見光波長的一半(阿貝繞射極限,0.2微米),然而今年3位得主利用螢光分子,巧妙地繞過這道門檻,將光學顯微鏡技術帶入奈米(1公尺的10億分之1,1微米的1/1000)領域。
赫爾在2000年研發出「受激發射損耗顯微鏡技術」(STED),利用兩道雷射光,一道激發螢光分子,另一道將所有超過奈米範圍的螢光抑制掉。以這種方式在樣本上一奈米一奈米掃描,就可以得到解析率超越阿貝繞射極限的圖像。
貝齊格與莫納則是為「單分子顯微鏡技術」(single-molecule microscopy)奠定基礎,這種技術重複掃描同一區域,每一次只讓少數幾個分子發光。將這些影像重疊,就可以得到奈米解析率的影像。
螢光顯微鏡下的細胞(維基百科)
奈米顯微鏡技術(nanoscopy)讓科學家看到活體細胞之中個別分子的路徑,腦部神經細胞如何利用分子來建立突觸(synapse),追蹤巴金森氏症(Parkinson’s disease)、阿滋海默氏症(Alzheimer’s disease)與杭丁頓氏舞蹈症(Huntington’s disease)的致病蛋白質如何堆積,觀察受精卵發育成胚胎過程中的特定蛋白質。而且這項技術正在快速發展,不斷造福人類。