突破「阿貝極限」 德國科學家發明新型光學顯微鏡

2020-11-23 搜狐網

　　2006年度德國「未來獎」上周揭曉。憑藉發明突破200納米「阿貝極限」的光學顯微鏡，德國馬克斯-普朗克學會生物物理化學研究所所長施特芬·黑爾獲得了這一榮譽。一年一度的「未來獎」是德國最重要的科學獎。

　　黑爾在接過德國總統克勒頒發的獎盃時表示，將把所獲得的25萬歐元獎金作為一個科技公司的啟動資金，為將來研究更好的顯微鏡奠定基礎。

　　18世紀70年代，德國物理學家恩斯特·阿貝發現，可見光由於其波動特性會發生衍射，因而光束不能無限聚焦。根據這個阿貝定律，可見光能聚焦的最小直徑是光波波長的三分之一，也就是200納米。一個多世紀以來，200納米的「阿貝極限」一直被認為是光學顯微鏡理論上的解析度極限，小於這個尺寸的物體必須藉助電子顯微鏡或隧道掃描顯微鏡才能觀察。

　　但黑爾等科學家卻巧妙地藉助脈衝雷射的作用，突破了「阿貝極限」。他們發明的新型的光學顯微鏡能夠觀察20納米左右的微小生物。據悉，這種新型光學顯微鏡將於明年投放市場，預計價格在80萬歐元左右。

　　(來源:中國青年報 文:金晶)

(責任編輯：趙健)

相關焦點

  • 光學顯微技術:「阿貝極限」的百年突破之路
    對「阿貝極限」的真正挑戰要從20世紀90年代說起。1994年，德國的史蒂芬·黑爾(Stefan Hell)提出了受激發射損耗(STimulated Emission Depletion，簡稱STED)技術，用以突破「阿貝極限」實現超高解析度成像。
  • 新型光學顯微鏡突破解析度極限
    原標題：新型光學顯微鏡突破解析度極限 　　多光子—空間頻率調製成像顯微鏡 　　據美國科羅拉多州立大學官網26日報導，該校科學家演示了一種空間解析度達2η（η是非線性光強反應單位最高級）的多光子—空間頻率調製成像（MP-SPIFI
  • 徠卡顯微鏡的阿貝極限
    徠卡顯微鏡最前端的物鏡決定了到底有多少信息進入了光學系統，我們稱為——「空間頻率」。簡單的理解，透鏡是一個低通濾波器，如果我們用肉眼進行最終的觀察，成像的位置就需要人眼看得足夠清楚。像到肉眼的最佳距離被稱為Normal?Near?point，中文名稱叫最近對焦點。
  • 顯微鏡成像極限是多少?晶片製造為什麼會需要高精度的光學設備?
    在19世紀，德國科學家恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)設計了一個簡單的規則來描述成像極限，即像素尺寸大小。該規則適用於任何當時已知的成像系統。在阿貝準則中，一個像素的大小(S)與照射該物體的光的波長(λ)乘以透鏡的焦距(f)再除以鏡頭直徑(D)的結果成正比。
  • 看見病毒：顯微鏡的百年曆程
    科學界期待著能有可獲取生物過程動態信息的、更高解析度的光學顯微鏡。光學顯微鏡的「阿貝極限」究竟有沒有可能被突破呢？儘管每項科學技術的發展都會歷盡艱辛，只是沒想到，真正突破「阿貝極限」竟用了百餘年，在此期間數項新技術的發明起到了極為關鍵的作用！
  • 少年科學粉每日一題丨顯微鏡都變顯「納」鏡了,一般的光學顯微鏡為什麼還沒淘汰?
    Hell），以及美國史丹福大學的威廉 • 莫厄納（William Esco Moerner）三人，表揚他們將光學顯微鏡帶到納米世界的貢獻。在17世紀光學顯微鏡發明後，微米（1微米=10-6米）大小的細胞映在人類眼前，開啟了微生物學。
  • 是誰將光學顯微鏡帶入納米時代?【知力百科】
    （本文節選自《知識就是力量》雜誌2015年4月刊《顯微鏡變顯「納」鏡了！》一文，作者：林宮玄）在17世紀光學顯微鏡發明後，微米（1微米=10-6米）大小的細胞映在人類眼前，開啟了微生物學。1873年，恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）證明了光學顯微鏡的解析度只能達到光波長的1／2左右，稱為阿貝極限。
  • 實現這個「真正突破」竟用了百年
    科學界期待著能有可獲取生物過程動態信息的、更高解析度的光學顯微鏡。 光學顯微鏡的「阿貝極限」究竟有沒有可能被突破呢？ 儘管每項科學技術的發展都會歷盡艱辛，只是沒想到，真正突破「阿貝極限」竟用了百餘年，在此期間數項新技術的發明起到了極為關鍵的作用！
  • 我們是德國阿貝光學實驗室認證的視光中心
    德國阿貝光學實驗室是一家專業的眼視光學科研機構，光學材料、光學技術都是研發的核心，這裡擁有一支頂級的物理學家、光學家團隊，他們潛心研究，為光學做出了巨大的奉獻，秉承科技，創造了一次又一次輝煌，刷新了一次又一次視光學工業革命。
  • 科普:顯微鏡下的更小世界——解讀2014年諾貝爾化學獎
    原標題：科普：顯微鏡下的更小世界——解讀2014年諾貝爾化學獎　　新華網斯德哥爾摩10月8日電（記者和苗 付一鳴）從光學顯微鏡到能探知納米世界的超分辨顯微鏡，人類已可以追蹤細胞內的活動。2014年諾貝爾化學獎所表彰的科學研究突破了以往物體觀測尺寸的界限，使人類得以研究更微小的世界。
  • 從小城精工車間到世界光學巨臂
    阿貝是德國著名物理學家，肖特是光學玻璃之父、德國著名的光學材料專家，卡爾·蔡司則是卡爾·蔡司公司最初的創始人，160多年前，三人的精誠合作讓一個位於德國小鎮耶拿的精工車間，成長為世界上最大和最為領先的光學公司。 這是一個實幹家與科學家共同創造的傳奇故事，它始於1846年。
  • 最新研究成果：終於突破光學顯微鏡限制，看到晶體原子中的電子
    可見光光學顯微鏡使科學家能夠看到活細胞等微小物體。然而，可見光顯微鏡不能辨別電子是如何在固體中的原子間分布。現在，羅斯託克大學極端光子實驗室和馬克斯·普朗克量子光學研究所的Eleftherios Goulielmakis教授，以及來自我們中國中科院物理研究所的同事，已經開發出一種名為Piccope的新型光學顯微鏡，克服了這一限制，其研究成果發表在《自然》期刊上。
  • 最新研究成果:終於突破光學顯微鏡限制,看到晶體原子中的電子!
    可見光光學顯微鏡使科學家能夠看到活細胞等微小物體。然而，可見光顯微鏡不能辨別電子是如何在固體中的原子間分布。現在，羅斯託克大學極端光子實驗室和馬克斯·普朗克量子光學研究所的Eleftherios Goulielmakis教授，以及來自我們中國中科院物理研究所的同事，已經開發出一種名為Piccope的新型光學顯微鏡，克服了這一限制，其研究成果發表在《自然》期刊上。
  • 晶片顯微鏡-光學顯微鏡的一種新方法
    雖然人類的眼睛能夠識別大範圍的特徵，但當凝視距離很遠的物體或在微和納米世界裡的物體時，它就達到了極限。由歐盟資助的ChipScope項目的研究人員正在開發一種全新的光學顯微鏡策略。 傳統的光學顯微鏡仍然是實驗室的標準設備，是光學基本定律的基礎。因此，解析度被衍射限制到所謂的「阿貝極限」——結構特徵小於200nm的最小值不能被這種顯微鏡分辨。
  • 是誰發明了電子顯微鏡？電子顯微鏡的原理解釋
    普通光學顯微鏡通過提高和改善透鏡的性能，使放大率達到1000－1500倍左右，但一直未超過2000倍，這是由於普通光學顯微鏡的放大能力受光的波長的限制。有人採用波長比可見光更短的紫外線，放大能力也不過再提高一倍左右。
  • 發明納米顯微看到新世界
    諾貝爾化學獎評審委員會8日在瑞典首都斯德哥爾摩宣布這一消息時認定，3名科學家成功突破傳統光學顯微鏡的極限解析度，將顯微技術帶入「納米」領域，讓人類能以更精確的視角窺探微觀世界。    今年諾貝爾化學獎獎金共800萬瑞典克朗 （約合111萬美元），將由三位獲獎者平分。
  • 神秘的它終於現出真身|電子顯微鏡|電子束|波長|光學_網易訂閱
    「病毒」早在19世紀末就已被科學家們證實肯定存在，但用當時最先進的光學顯微鏡卻始終找不到病毒的蹤影(相關連結)。德國的恩斯特阿貝(Ernst Abbe)通過理論分析提出了顯微鏡的「衍射極限」(被稱為阿貝極限)概念，即顯微鏡的解析度最高只能達到光源波長的二分之一，這就意味著以可見光(波長範圍在0.38~0.78微米)為光源的光學顯微鏡無法實現小於0.2微米的解析度，由此可認定那肯定存在的「病毒」尺度一定小於0.2微米。　　怎樣讓肯定存在的病毒現出真身呢？
  • 新進展:終於突破光學顯微鏡的限制,可以看見晶體中的電子
    光學顯微鏡能使科學家看見像活細胞這樣的微小物體。但是，可見光顯微鏡無法分辨電子如何分布到固體中的原子之間。如今，羅斯託克大學極端光子實驗室和馬克斯·普朗克量子光學研究所的 Eleftherios Goulielmakis教授，以及中國中科院物理研究所的同事，開發了一種新的叫做 Piccope的光學顯微鏡，克服了這一限性，並在《自然》雜誌上發表了研究結果。
  • 光學顯微鏡理論上的極限放大倍數是多少?
    光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米，相當於放大倍數1500~2000倍；要想實現更大的放大倍數，就得使用電子顯微鏡或者隧道掃描顯微鏡。放大鏡可以使光線重新聚焦，從而實現放大效果，使用放大鏡的組合可以得到光學顯微鏡；光學顯微鏡的極限受波長限制，不可能無限放大。一般地，固定波長的光學顯微鏡分辨極限，是光線波長的一半，可見光波長400~760nm之間，所以光學顯微鏡的分辨極限就是200nm（0.2微米）。
  • 原創德國耶拿大學
    相似的例子，可以用來描述德國耶拿大學的光學和光電子學（Optics and Photonics）。 如過想公允地評價德國大學，或是公允地評價耶拿大學，不能去看《泰晤士報》、QS之類的世界大學排名。在德國，即使所謂的綜合大學，也都是偏科的厲害，卻同時造就了世界頂尖的專業。