Превосходя ограничения светового микроскопаДолгое время оптическая микроскопия сдерживалась предполагаемым ограничением: она никогда не сможет получить лучшее разрешение, чем половина длины волны света. С помощью флуоресцентных молекул лауреаты Нобелевской премии по химии 2014 гениально обошли это ограничение.
Их новаторская работа перенесла оптическую микроскопию в наноразмер.С помощью так называемой наноскопии ученые визуализируют пути движения отдельных молекул внутри живых клеток. Они могут видеть, как молекулы создают синапсы между нервными клетками мозга; они могут отслеживать белки, участвующие в заболеваниях Паркинсона, Альцгеймера и Хантингтона, по мере их агрегации; они следуют за отдельными белками оплодотворенных яиц, когда те делятся на эмбрионы.Было почти очевидно, что ученые когда-либо смогут изучать живые клетки в мельчайших молекулярных деталях.
В 1873 году микроскопист Эрнст Аббе установил физический предел для максимального разрешения традиционной оптической микроскопии: оно никогда не могло стать лучше 0,2 микрометра. Эрик Бетциг, Стефан В. Хелл и Уильям Э. Моернер удостоены Нобелевской премии по химии 2014 г. за то, что преодолели этот предел. Благодаря их достижениям оптический микроскоп теперь может вглядываться в наномир.Вознаграждаются два отдельных принципа.
Один из них позволяет использовать метод микроскопии истощения методом стимулированного излучения (STED), разработанный Стефаном Хеллом в 2000 году. Используются два лазерных луча; один стимулирует флуоресцентные молекулы к свечению, другой подавляет всю флуоресценцию, кроме той, что в объеме нанометрового размера. Сканирование образца, нанометр за нанометром, дает изображение с разрешением лучше, чем установленный предел Аббе.
Эрик Бетциг и Уильям Моернер, работая по отдельности, заложили основы второго метода — микроскопии одиночных молекул. Метод основан на возможности включать и выключать флуоресценцию отдельных молекул.
Ученые создают несколько изображений одной и той же области, позволяя каждый раз светиться лишь нескольким вкрапленным молекулам. Наложение этих изображений дает плотное суперизображение с разрешением на наноуровне.
В 2006 году Эрик Бетциг впервые применил этот метод.Сегодня наноскопия используется во всем мире, и ежедневно появляются новые знания, приносящие наибольшую пользу человечеству.