超分辨化学显微镜诞生

有没有一种可能，没有外部的光用来照明，人们也能看清微观的生物世界？8月12日，浙江大学冯建东教授团队与哈尔滨工业大学赵唯淞教授团队在《自然》发表题为“基于化学反应发光的超分辨成像方法”的研究论文。该工作彻底摆脱了经典显微镜对“光激发”的依赖，转而利用化学反应产生的光信号，开发出一套全新的、无需外部光源的超分辨成像方法，为光学显微成像领域推开了一扇新的大门。

超分辨荧光显微镜所用的高能激发激光。（浙大供图）

何为光学显微？

如果拥有一台高级的显微镜，是不是就能看到更细微、更清晰的微观世界？

早在1873年，德国物理学家恩斯特·阿贝就给出了答案——不行。传统光学显微镜的分辨率永远无法超过光波长的一半，也就是约200纳米。小于这个尺度的细节，会因光的衍射效应模糊成一团，细胞内的生物分子、精细结构都无从分辨。直到突破阿贝衍射极限的超分辨荧光显微镜被发明并摘得2014年诺贝尔化学奖，人们才将光学显微带入了纳米时代。

而当我们跳出光学显微这个细分领域，站在更大的显微分析仪器的视角来看，则会发现一个更加普遍的科学逻辑——几乎所有的现代显微与分析仪器，都遵循着“光输入——相互作用——光输出”的检测范式。荧光显微镜输入激光激发荧光分子发光，电子显微镜输入高能电子束解析精细结构，红外光谱仪输入红外光识别化学键……百年来，正是依靠这套“外源光（含电磁波）输入作用”的探测逻辑，科学家们得以一步步解码肉眼不可见的微观世界。