2014诺贝尔化学奖（了解学习）

阅读链接：
https://www.guokr.com/article/439295
https://www.forwardpathway.com/78555
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1270274
https://blog.sciencenet.cn/blog-3426423-1322139.html

2022.03.24学习笔记

最近在看超分辨成像相关的内容。对于14年诺贝尔奖得主的事迹比较感兴趣。所以讲相关报道做个整理，大家感兴趣的可以看原文链接。

2014年诺贝尔化学奖给了三个物理学家：艾力克·贝齐格（Eric Betzig）、斯特凡·W·赫尔（Stefan W. Hell）和W·E·莫纳（W. E. Moerner）。

评选委员会委员斯文·李丹：

“一根人类的头发大概有100微米，用传统的光学显微镜可以轻松看清，但是一个细菌只有大概200纳米，传统光学显微镜搞不定。不过，三个获奖者用两种方式实现了突破，让我们看清了细菌”

第一项原理奖：单分子显微镜

该原理的核心为激活和猝灭单个荧光分子（莫纳）。科学家们在同一区域分好几次成像，每次就黏附上少数分散的分子，多次沉积这些图像能得到一个纳米级的高密度的超级图像（埃里克）。

威廉姆·E·莫尔纳尔（基础工作——能够测量探测单个荧光分子，光激活已经褪色荧光分子）

超分辨率荧光显微镜很重要的一个方面是荧光。荧光是一种光致冷发光现象。荧光分子能够吸收一种波长的光，放射出另外一种波长的光。荧光分子是有一定寿命的，其持续发光一段时间后，将不能继续发光（这种现象叫做光致褪色）。
在莫纳之前，人们观测荧光分子时都是同时观测到几百万几千万个分子，得到的结果是其平均统计结果。
而莫纳是第一个能够探测单个荧光分子的人，于1989年将技术推进到观测单个荧光分子。能够探测并观察单个荧光分子对于超分辨率显微镜极其重要。虽然单个荧光分子成像后也是一个0.2 微米的爱里斑，但是在没有其他分子存在的情况下，**它的中心位置可以更精确地被确定下来的。这就好比一座山峰直径很大，但是峰顶的位置却能轻松的测量。**在一定条件下，单个荧光分子的定位精度能达到1纳米。这是超分辨率显微镜的基础。
莫纳的另一个贡献是发现了像控制电灯泡一样方便地控制荧光蛋白发光的方法：一些已褪色的荧光蛋白在照射 405nm激光后能够被激活，再照射其激发光（如488nm）即可重新发出荧光；这个方法称为“光激活（photoactivation）”。
艾力克·贝齐格（Eric Betzig）（进一步工作：光激活定位显微镜）

百度百科
履历：
加州理工学院学士
康奈尔大学毕业硕士博士
在贝尔实验室工作，贝齐格在1993年将该技术推进了一大步，他成功成为第一个在室温下对单个荧光分子成像，并在小于0.2微米的范围内确定其位置的人。贝齐格对接下来学术界一窝蜂开始效仿，拼命扎堆在光学显微镜领域的做法极为恼火。加上贝尔实验室内部的一些管理问题，也让他非常失望，最终贝齐格在1994年决定离开贝尔实验室。后来他在回忆中表示，自己离开是因为“不喜欢赶时髦”。
贝齐格其实是个土豪，是个富二代。他离开贝尔之后就去他爸开的公司——安娜堡机械公司，担任研发副总裁。他搞出了好几个发明和专利。但是研发产品卖不好，便有回到了学术界。
贝齐格在2001年重回显微镜研究领域。他的前贝尔实验室老板、诺贝尔奖得主霍斯特·斯多默邀请他在哥伦比亚大学做一次研讨会，这是他重返学术界的第一步。之后，他在密歇根州的奥克默斯创立了新千年研究中心。2006年，贝齐格开发了光激活定位显微技术（PALM）。*使得其中极小部分荧光分子能够发出荧光。由于这些发光的荧光分子很稀疏从而相距较远，它们的位置能够精确地确定下来。等这些分子光致褪色后，再次照射405nm激光而激活另一小部分荧光分子。重复这个过程即可将样品中的所有分子定位出来，从而得到整个样品的图像。*这种技术利用一种控制荧光蛋白的方法，依靠脉冲光可以创造出比近场光学更高分辨率的图像。最终导致他夺得今年的诺贝尔化学奖。
贝齐格和获奖的另外两人都是物理学家，超分辨显微成像技术成为了交叉学科的重大胜利。（物理学家拿的是化学领域的诺奖，核心是光控荧光蛋白属于化学领域）
2017年夏天，贝齐格宣布加盟加州大学伯克利分校，并在劳伦斯伯克利国家实验室任职。
感悟：富人搞科研，全凭兴趣爱好，可以辗转多个地方，只为实现人生价值。

第二项原理奖：激发射损耗显微技术(STED)

3.斯特凡·W·赫尔（另辟蹊径——STED）

斯特凡·W·赫尔于1981年进入德国海德堡大学学习，并于1990年获得海德堡大学物理学博士学位。博士论文导师是固体物理学家Siegfried Hunklinger。论文题目是《透明微结构的共聚焦显微镜成像》
1993年至1996年，他在芬兰图尔库大学的物理医学系从事研究工作。2000年在芬兰工作期间，赫尔发明了STED显微镜，是超高精度显微技术的一大突破。他发明的是STED（受激发射损耗，stimulated emission depletion）荧光成像技术。
使用两束激光，一束激发荧光粉使其发光，另一束（甜甜圈形状的激光）能将其照射区域的所有分子的荧光消除，从而只留下中间的分子的荧光。
实际上是在用doughnut profile的强光淬灭一个环形区域(大小通常为衍射极限区域，半波长区域)，仅保留中心很小的区域的荧光不被猝灭从而实现传统衍射极限的突破。
通过扫描样品，产生的图像分辨率超越了阿贝极限。

相似点：都属于超分辨荧光显微镜

虽然，三位诺奖实至名归，但是，还是很惋惜庄小威不在其中，毕竟小威的贡献不在之下。而具有讽刺意味的是，诺奖官方的通报中引用的第一幅图片就是来自庄小威。但是官方说法是投稿时间早了4个月。