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ROSE技術問世 打破光學顯微鏡分辨率壁壘

2019年12月09日 13:08:36來源:化工儀器網點擊:6641


  【化工儀器網 時事熱點】16世紀末期,荷蘭眼鏡商亞斯·詹森與科學家漢斯·利珀希利用兩片透鏡制作出了簡易的顯微鏡。雖然他們并沒有利用顯微鏡進行觀察研究,但是顯微鏡的誕生為之后的科學家利用顯微鏡進行科學研究提供了有力的觀察手段。通過顯微鏡這一媒介,人類打開了微觀世界的大門,發現了許多肉眼無法觀測到的微生物。與此同時,原子時代也宣告來臨。
 
  經過幾個世紀的發展演變,如今的顯微鏡早已從功能單一、制作粗糙的簡易顯微鏡“進化”成為了功能齊全、制作精良考究、技術先進的顯微鏡。目前,通過顯微原理的不同,可以把顯微鏡分為四類:偏光顯微鏡、光學顯微鏡、電子顯微鏡和數碼顯微鏡。
 
  其中,偏光顯微鏡是用于研究透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡,在理工科專業中應用廣泛;光學顯微鏡由光學部分、照明部分、機械部分組成,而光學部分是其核心;電子顯微鏡借助于電子流成像,其放大功能與分辨率高于光學顯微鏡;數碼顯微鏡可通過數模轉換實現視頻成像,主要運用在教學方面。
 
  上述四類顯微鏡雖然結構各異,應用領域不同,但對于開拓人類視野,幫助科學家發現新物種、新病菌,助力醫療領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。
 
  在瞬息萬變的人類社會發展史中,科技的發展不止步于此。進入二十一世紀,為了進一步提高顯微鏡分辨率,以便觀察更加微小的生物,探究微生物的奧秘,眾多科學家們孜孜不倦地探索研究,研制出了多種高分辨率熒光成像技術,把分辨率提高到幾十納米的尺度,突破了傳統光學顯微鏡的分辨率限度。然而,在觀察納米尺度的亞細胞結構乃至單個生物大分子內的結構,現有的技術水平遠遠不夠,還需要把光學顯微鏡的分辨率提高到分子水平,這一任務對于科學家們來說是個不小的挑戰。
 
  不過,困難從來就不是科技發展征程中的絆腳石,相反而是墊腳石、助推器。在一次次探究試錯與前進的道路上,翻越了“困難”這座大山,突破了技術的瓶頸,科技水平才能贏來質的飛躍。
 
  近日,我國科學家在《自然-方法》雜志上發表了一項新的研究成果,研究指出,我國科學家利用快速調制的結構光照,開發了一種新的干涉單分子定位顯微鏡技術——重復光學選擇性曝光(Repetitive Optical Selective Exposure,ROSE)。該項技術可以分辨點距為5 nm的DNA折紙(DNA origami)陣列,把顯微鏡的分辨率提升到3 nm以內的分子尺度,單分子定位精度接近1 nm,是傳統方法的2.4倍。該項研究成果的問世表明,光學顯微鏡的分辨率限度被進一步打破,由此,人類深入了解微觀世界大門的枷鎖被打開,更加微小的世界等待科學工作者們去發掘探索。
 
  從肉眼觀察自然世界到利用普通顯微鏡發現微生物的世界,再到通過分辨率更高的現代顯微鏡發掘納米尺度,乃至于分子尺度的微觀世界,人類用了幾百年時間。在這幾百年光陰流逝之中,人類克服了一座座“困難”的大山,挑戰了無數次“不可能”,努力向著“科技高峰”奮勇前進。當下,科技仍舊在邁著有力的步伐大踏步前進,未來,更加先進的技術水平必將如長江后浪推前浪般不斷更新迭代。
 
  以上資料來源參考:中國人民共和國科學技術部、百度百科
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