Giải Nobel Hóa học 2014 trao cho nguyên lý hiển vi huỳnh quang siêu phân giải

Sáng tạo của những nhà khoa học đã vượt qua giới hạn của kính hiển vi quang học thông thường.Trong một thời gian dài, kính hiển vi quang học không thể vượt qua sự giới hạn: rằng sẽ không bao giờ có được độ phân giải tốt hơn nửa bước sóng ánh sáng. Với sự hỗ trợ của những phân tử huỳnh quang, những nhà bác học đạt giải Nobel Hóa học 2014 đã khéo léo phá vỡ giới hạn đó. Sự phá vỡ giới hạn của họ đã mang lại một khả năng hiển vi mới cho những vật thể có kích cỡ cực nhỏ.

Với những thực thể được biết đến với kích thước siêu nhỏ (nanoscopy), các nhà khoa học đã có thể hình dung được những gì xảy ra đối với những phân tử đơn lẻ trong tế bào sống. Họ có thể nhìn thấy làm cách nào các phân tử tạo ra mối liên kết giữa các tế bào thần kinh trong bộ não; theo dõi protein có liên quan đến các bệnh Parkinson, Elzheimer và Huntington chi chúng được tổng hợp; theo dõi các phân tử protein đơn lẻ được thụ tin và phân chia thành phôi.

Ba nhà khoa học nhận giải Nobel Hóa học 2014. Từ trái qua:  Stefan W. Hell,  William E. Moerner,  Eric Betzig.

Hai nguyên lý được vinh danh riêng biệt. Một trong số đó làm hiển vi giảm kích thích phát xạ (STED), được phát triển bởi Stefan Hell vào năm 2000. Hai tia laser được sử dụng: một tia kích thích phân tử huỳnh quang phát sáng, tia còn lại hủy bỏ huỳnh quang, ngoại trừ các hạt có kích thước siêu nhỏ. Kết quả sau khi quét qua mẫu cho thấy hình ảnh có độ phân giải tốt hơn giới hạn của Abbe đưa ra trước đó.

Eric Betzig và William Moerner đã làm việc tách biệt, nhưng cùng đặt nền móng cho phương pháp thứ hai, hiển vi đơn phân tử. Cách thức này dựa vào khả năng phát và tắt sáng của phân tử lưu huỳnh. Các nhà khoa học cho chụp một vị trí nhiều lần, mỗi lần cho một vài phân tử phát sáng.  Khi chồng những hình ảnh này lên nhau sẽ cho độ phân giải siêu dày. Năm 2006, Eric Betzig đã sử dụng phương pháp này lần đầu tiên.