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ROSE技術(shù)問世打破光學(xué)顯微鏡分辨率壁壘

2019-12-10 10:14:15來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：ROSE技術(shù)閱讀量：2085

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】16世紀(jì)末期，荷蘭眼鏡商亞斯·詹森與科學(xué)家漢斯·利珀希利用兩片透鏡制作出了簡(jiǎn)易的顯微鏡。雖然他們并沒有利用顯微鏡進(jìn)行觀察研究，但是顯微鏡的誕生為之后的科學(xué)家利用顯微鏡進(jìn)行科學(xué)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(fā)現(xiàn)了許多肉眼無法觀測(cè)到的微生物。與此同時(shí)，原子時(shí)代也宣告來臨。

　　經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)的發(fā)展演變，如今的顯微鏡早已從功能單一、制作粗糙的簡(jiǎn)易顯微鏡“進(jìn)化”成為了功能齊全、制作精良考究、技術(shù)先進(jìn)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(xué)顯微鏡、電子顯微鏡和數(shù)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(yè)中應(yīng)用廣泛；光學(xué)顯微鏡由光學(xué)部分、照明部分、機(jī)械部分組成，而光學(xué)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(xué)顯微鏡；數(shù)碼顯微鏡可通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)視頻成像，主要運(yùn)用在教學(xué)方面。

　　上述四類顯微鏡雖然結(jié)構(gòu)各異，應(yīng)用領(lǐng)域不同，但對(duì)于開拓人類視野，幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物種、新病菌，助力醫(yī)療領(lǐng)域克服重大生理疾病，從而延長(zhǎng)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(huì)發(fā)展史中，科技的發(fā)展不止步于此。進(jìn)入二十一世紀(jì)，為了進(jìn)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(xué)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(shù)，把分辨率提高到幾十納米的尺度，突破了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率限度。然而，在觀察納米尺度的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)乃至單個(gè)生物大分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要把光學(xué)顯微鏡的分辨率提高到分子水平，這一任務(wù)對(duì)于科學(xué)家們來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

　　不過，困難從來就不是科技發(fā)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(cuò)與前進(jìn)的道路上，翻越了“困難”這座大山，突破了技術(shù)的瓶頸，科技水平才能贏來質(zhì)的飛躍。

　　近日，我國(guó)科學(xué)家在《自然-方法》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)新的研究成果，研究指出，我國(guó)科學(xué)家利用快速調(diào)制的結(jié)構(gòu)光照，開發(fā)了一種新的干涉單分子定位顯微鏡技術(shù)——重復(fù)光學(xué)選擇性曝光(Repetitive Optical Selective Exposure，ROSE)。該項(xiàng)技術(shù)可以分辨點(diǎn)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(nèi)的分子尺度，單分子定位精度接近1 nm，是傳統(tǒng)方法的2.4倍。該項(xiàng)研究成果的問世表明，光學(xué)顯微鏡的分辨率限度被進(jìn)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(xué)工作者們?nèi)グl(fā)掘探索。

　　從肉眼觀察自然世界到利用普通顯微鏡發(fā)現(xiàn)微生物的世界，再到通過分辨率更高的現(xiàn)代顯微鏡發(fā)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(shí)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(zhàn)了無數(shù)次“不可能”，努力向著“科技高峰”奮勇前進(jìn)。當(dāng)下，科技仍舊在邁著有力的步伐大踏步前進(jìn)，未來，更加先進(jìn)的技術(shù)水平必將如長(zhǎng)江后浪推前浪般不斷更新迭代。

　　以上資料來源參考:中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部、百度百科

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