實話實說,獲得這個化學諾貝爾獎的冷凍電鏡技術!對於咱們來說好像很陌生,我猜大部分人都不知道他是做什麼用的……我用我所知道的膚淺知識來簡單的給大家介紹一下。
冷凍電子顯微鏡——開啟生物分子結構大門的鑰匙
首先要先介紹一下電子顯微鏡:電子顯微鏡,簡稱電鏡,英文名Electron Microscope(簡稱EM),經過五十多年的發展已成為現代科學技術中不可缺少的重要工具。電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。
透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構;掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌,也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合,構成電子微探針,用於物質成分分析;發射式電子顯微鏡用於自發射電子錶面的研究。
1926年漢斯·布什研製了第一個磁力電子透鏡。
1931年厄恩斯特·盧斯卡和馬克斯·克諾爾研製了第一臺透視電子顯微鏡。展示這臺顯微鏡時使用的還不是透視的樣本,而是一個金屬格。1986年盧斯卡為此獲得諾貝爾物理獎。
1934年鋨酸被提議用來加強影象的對比度。
1937年第一臺掃描透射電子顯微鏡推出。一開始研製電子顯微鏡最主要的目的是顯示在光學顯微鏡中無法分辨的病原體如病毒等。
1938年他在西門子公司研製了第一臺商業電子顯微鏡。
1949年可透射的金屬薄片出現後材料學對電子顯微鏡的興趣大增。
1960年代透射電子顯微鏡的加速電壓越來越高來透視越來越厚的物質。這個時期電子顯微鏡達到了可以分辨原子的能力。
1980年代人們能夠使用掃描電子顯微鏡觀察溼樣本。
1990年代中電腦越來越多地用來分析電子顯微鏡的影象,同時使用電腦也可以控制越來越複雜的透鏡系統,同時電子顯微鏡的操作越來越簡單。
“2013年左右,直接電子探測相機的出現極大地推進了冷凍電鏡的發展,使得其解析度水平由3點多埃提高到了1.8埃,達到原子解析度水平。隨著直接電子探測技術及冷凍電鏡硬體及重構計算技術發展,相信解析度還會進一步提高到1.5埃甚至更高。
這三位科學家對於冷凍電鏡領域都有各自的貢獻。其中,英國科學家理查德·亨德森是冷凍電鏡的鼻祖人物,開發了冷凍電鏡的三位重構,在這一領域一直很活躍;瑞士科學家雅克·杜波什則首次證明了冷凍電鏡技術的可行性;美國科學家約阿基姆·弗蘭克是冷凍電鏡單顆粒技術的創始人,也是目前冷凍電鏡領域的核心人物。
冷凍電鏡技術是在超低溫下將含有生物分子樣品的薄水膜迅速冷凍成玻璃態的薄冰膜,使得生物分子樣品剛好包埋在薄冰膜中,再利用電子顯微鏡照射生物分子樣品,在探測器上採集到生物樣品的二維投影或衍射花樣圖片,最後通過三維重構的演算法將二維投影或衍射花樣的圖片處理得到生物分子的三維結構的技術。
這個顯微鏡可以用來做什麼呢?
首先在生物醫藥領域
新型材料領域
當然除此之外還有很多很多的應用,只是限於篇幅的原因,不便介紹……
諾貝爾獎從來更偏向把0變成1的人,而不是把1變成1000的人!最後我借用諾獎官方新聞稿中的一句話:“冷凍電鏡技術為生物化學行業帶來了一場革命。”
實話實說,獲得這個化學諾貝爾獎的冷凍電鏡技術!對於咱們來說好像很陌生,我猜大部分人都不知道他是做什麼用的……我用我所知道的膚淺知識來簡單的給大家介紹一下。
冷凍電子顯微鏡——開啟生物分子結構大門的鑰匙
首先要先介紹一下電子顯微鏡:電子顯微鏡,簡稱電鏡,英文名Electron Microscope(簡稱EM),經過五十多年的發展已成為現代科學技術中不可缺少的重要工具。電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。
透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構;掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌,也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合,構成電子微探針,用於物質成分分析;發射式電子顯微鏡用於自發射電子錶面的研究。
1926年漢斯·布什研製了第一個磁力電子透鏡。
1931年厄恩斯特·盧斯卡和馬克斯·克諾爾研製了第一臺透視電子顯微鏡。展示這臺顯微鏡時使用的還不是透視的樣本,而是一個金屬格。1986年盧斯卡為此獲得諾貝爾物理獎。
1934年鋨酸被提議用來加強影象的對比度。
1937年第一臺掃描透射電子顯微鏡推出。一開始研製電子顯微鏡最主要的目的是顯示在光學顯微鏡中無法分辨的病原體如病毒等。
1938年他在西門子公司研製了第一臺商業電子顯微鏡。
1949年可透射的金屬薄片出現後材料學對電子顯微鏡的興趣大增。
1960年代透射電子顯微鏡的加速電壓越來越高來透視越來越厚的物質。這個時期電子顯微鏡達到了可以分辨原子的能力。
1980年代人們能夠使用掃描電子顯微鏡觀察溼樣本。
1990年代中電腦越來越多地用來分析電子顯微鏡的影象,同時使用電腦也可以控制越來越複雜的透鏡系統,同時電子顯微鏡的操作越來越簡單。
“2013年左右,直接電子探測相機的出現極大地推進了冷凍電鏡的發展,使得其解析度水平由3點多埃提高到了1.8埃,達到原子解析度水平。隨著直接電子探測技術及冷凍電鏡硬體及重構計算技術發展,相信解析度還會進一步提高到1.5埃甚至更高。
這三位科學家對於冷凍電鏡領域都有各自的貢獻。其中,英國科學家理查德·亨德森是冷凍電鏡的鼻祖人物,開發了冷凍電鏡的三位重構,在這一領域一直很活躍;瑞士科學家雅克·杜波什則首次證明了冷凍電鏡技術的可行性;美國科學家約阿基姆·弗蘭克是冷凍電鏡單顆粒技術的創始人,也是目前冷凍電鏡領域的核心人物。
冷凍電鏡技術是在超低溫下將含有生物分子樣品的薄水膜迅速冷凍成玻璃態的薄冰膜,使得生物分子樣品剛好包埋在薄冰膜中,再利用電子顯微鏡照射生物分子樣品,在探測器上採集到生物樣品的二維投影或衍射花樣圖片,最後通過三維重構的演算法將二維投影或衍射花樣的圖片處理得到生物分子的三維結構的技術。
這個顯微鏡可以用來做什麼呢?
首先在生物醫藥領域
新型材料領域
當然除此之外還有很多很多的應用,只是限於篇幅的原因,不便介紹……
諾貝爾獎從來更偏向把0變成1的人,而不是把1變成1000的人!最後我借用諾獎官方新聞稿中的一句話:“冷凍電鏡技術為生物化學行業帶來了一場革命。”