Ba chủ nhân siêu kính hiển vi nhận Nobel Hóa học

TP - Hai nhà khoa học Mỹ Eric Betzig và William Moerner cùng nhà khoa học Đức Stefan Hell hôm qua trở thành chủ nhân giải Nobel Hóa học 2014, vì có công phát triển loại kính hiển vi huỳnh quang siêu phân giải.

Ba nhà khoa học chung nhau giải Nobel Hóa học 2014 (từ trái sang): Eric Betzig, William Moerner và Stefan Hell. Ảnh: The Guardian
Ba nhà khoa học chung nhau giải Nobel Hóa học 2014 (từ trái sang): Eric Betzig, William Moerner và Stefan Hell. Ảnh: The Guardian

Tên của ba nhà khoa học được xướng lên trong buổi họp báo hôm qua tại Thụy Điển, và họ sẽ gia nhập danh sách 105 nhà hóa học nhận giải Nobel kể từ năm 1901. Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển nói rằng, ba nhà khoa học đã vượt qua giới hạn khoa học mà nhiều người công nhận, để biến việc nghiên cứu các quá trình phân tử trong thời gian thực từ không thể trở thành có thể.

Khi các nhà khoa học ở thế kỷ 17 lần đầu tiên nghiên cứu sinh vật sống dưới kính hiển vi quang học, một thế giới mới mở ra trước mắt họ. Đó là sự ra đời của ngành vi sinh học, và từ đó, kính hiển vi quang học trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất trong bộ cụng cụ của giới khoa học. Những phương pháp hiển vi khác, như hiển vi điện tử, đòi hỏi một số khâu chuẩn bị khiến tế bào bị chết. 

Trong một thời gian dài, kính hiển vi quang học không phát triển được bởi một giới hạn giả định, rằng nó không thể có độ phân giải cao hơn nửa bước sóng ánh sáng.

Năm 1873, chuyên gia hiển vi Ernst Abbe khẳng định, giới hạn độ phân giải tối đa của kính hiển vi quang học truyền thống là không thể tốt hơn 0,2 micromet. Với các phân tử huỳnh quang, ba nhà khoa học nhận giải năm nay đã khéo léo phá vỡ giới hạn này. Công trình đột phá của họ đã đưa kính hiển vi quang học vào thế giới nano.

Vượt qua giới hạn

Phát biểu tại cuộc họp báo ở Stockholm, GS Stefan Hell nói: “Tôi đã chán chủ đề này. Tôi cảm thấy như đây là vật lý của thế kỷ 19. Tôi băn khoăn liệu có thứ gì đó sâu sắc có thể được tạo ra với kính hiển vi ánh sáng… Cuối cùng, tôi nhận ra rằng, phải có một cách điều khiển các phân tử, việc kích hoạt hoặc vô hiệu các phân tử cho phép tôi thấy những thứ gần kề mà bạn chưa từng thấy trước đó”.

Trong thiết bị kính hiển vi nano, các nhà khoa học đã hình dung ra đường đi của các phân tử bên trong tế bào. Họ có thể thấy cách các phân tử tạo ra khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh trong não. Họ có thể theo dõi các protein liên quan bệnh Parkinson, Alzheimer và Huntington khi chúng gộp lại. Họ có thể theo dõi từng protein đơn lẻ trong trứng đã thụ tinh khi chúng phân chia thành phôi. 

Hai nguyên lý riêng biệt đã được vinh danh. Nguyên lý thứ nhất là phương pháp suy giảm phát xạ kích thích do nhà khoa học Stefan Hell phát triển năm 2000. Hai chùm laser được tận dụng, một chùm kích thích các phân tử huỳnh quang phát sáng; chùm còn lại hủy bỏ tất cả huỳnh quang ngoại trừ những phân tử có kích thước nano. Quét qua mẫu vật sẽ sinh ra hình ảnh có độ phân giải tốt hơn giới hạn giả định của Ernst Abbe.

Hai nhà khoa học Eric Betzig và William Moerner làm việc độc lập với nhau, nhưng cùng đặt nền móng cho phương pháp thứ hai: kính hiển vi đơn phân tử. Phương pháp này dựa trên khả năng kích hoạt hoặc vô hiệu hóa huỳnh quang của các phân tử đơn lẻ.

Hai nhà khoa học đã chiếu nhiều hình ảnh của cùng một khu vực, cho phép chỉ một vài phân tử xen kẽ được phát sáng mỗi lần. Chồng những hình ảnh này lên nhau sẽ sinh ra siêu hình ảnh dày đặc ở cấp độ nano. Năm 2006, nhà khoa học Eric Betzig lần đầu tiên sử dụng phương pháp này. 

Ngày nay, kính hiển vi nano được sử dụng rộng rãi khắp thế giới và những kiến thức mới hữu ích cho nhân loại gần như ra đời
mỗi ngày.

Nhà khoa học Eric Betzig đang làm việc tại Viện Y khoa Howard Hughes (Mỹ), còn giáo sư William Moerner công tác tại Đại học Stanford (Mỹ). Giáo sư Stefan Hell là Giám đốc Viện Hóa sinh Max Planck (Đức). Ba nhà khoa học sẽ chia nhau khoản tiền thưởng trị giá tương đương 1,1 triệu USD.

Video đang được xem nhiều

Cùng chuyên mục

Xem thêm Khoa học

Mới - Nóng

Khám phá