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顯微鏡是重要的科學(xué)儀器,顯微鏡的誕生,拓寬了人類的眼界,帶領(lǐng)人類進(jìn)入微觀世界。利用顯微鏡,人類可以看到細(xì)胞機(jī)構(gòu)、微生物、材料的微觀機(jī)構(gòu)等,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究和分析,從而產(chǎn)生大量發(fā)明和發(fā)現(xiàn),推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展。自顯微鏡發(fā)明以來(lái),科學(xué)家們不斷提升
顯微鏡是重要的科學(xué)儀器,顯微鏡的誕生,拓寬了人類的眼界,帶領(lǐng)人類進(jìn)入微觀世界。利用顯微鏡,人類可以看到細(xì)胞機(jī)構(gòu)、微生物、材料的微觀機(jī)構(gòu)等,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究和分析,從而產(chǎn)生大量發(fā)明和發(fā)現(xiàn),推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展。自顯微鏡發(fā)明以來(lái),科學(xué)家們不斷提升顯微鏡的性能,新技術(shù)層出不窮,更強(qiáng)大的顯微鏡能夠進(jìn)一步提升科技水平。
由于顯微鏡對(duì)科學(xué)有著重大貢獻(xiàn),顯微鏡領(lǐng)域的多項(xiàng)重大發(fā)明都獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
1953年,荷蘭人弗里茨·塞爾尼克因因相襯顯微技術(shù)而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
1986年,德國(guó)人恩斯特·魯斯卡作為透視電子顯微鏡的發(fā)明人,獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
1986年,德國(guó)人格爾德·賓寧和荷蘭人海因里希·羅雷爾研制出掃描隧道顯微鏡,獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
2014年,美國(guó)人艾力克·貝齊格、美國(guó)人莫爾納爾和德國(guó)人斯特凡·赫爾憑借超分辨熒光顯微鏡,獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
2017年,瑞士雅克·杜博歇、德國(guó)人約阿希姆·弗蘭克、英國(guó)理查德·亨德森研發(fā)出低溫電子顯微鏡,獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
其中超分辨熒光顯微鏡的出現(xiàn),使得光學(xué)顯微鏡進(jìn)入納米級(jí)尺度。現(xiàn)在,中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提升光學(xué)顯微鏡的性能,在光學(xué)超分辨顯微成像技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器學(xué)院和北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院合作,在低光毒性條件下,把結(jié)構(gòu)光顯微鏡的分辨率從110納米提高到60納米,該顯微鏡是目前活細(xì)胞光學(xué)顯微成像中分辨率最高的超分辨顯微鏡,并實(shí)現(xiàn)564幀/秒、成像時(shí)間達(dá)到1小時(shí)以上。中國(guó)團(tuán)隊(duì)提出了一種計(jì)算顯微成像算法,可以突破光學(xué)衍射極限,加上熒光成像的前向物理模型以及壓縮感知理論,同時(shí)結(jié)合稀疏性與時(shí)空連續(xù)性的雙約束條件,開(kāi)發(fā)出稀疏解卷積技術(shù),提高了時(shí)空分辨率和頻譜,從而研發(fā)出超快結(jié)構(gòu)光超分辨熒光顯微鏡系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)適用于大多數(shù)熒光顯微鏡成像系統(tǒng)模態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)近兩倍的穩(wěn)定空間分辨率提升,將在生物科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。
麥克奧迪、舜宇光學(xué)科技、永新光學(xué)和廣州晶華光學(xué)是目前國(guó)內(nèi)光學(xué)顯微鏡市場(chǎng)份額排名靠前的企業(yè),均為中國(guó)企業(yè)。但國(guó)內(nèi)高端光學(xué)顯微鏡市場(chǎng)主要被徠卡、蔡司、尼康、奧林巴斯等國(guó)外企業(yè)占據(jù)。隨著中國(guó)光學(xué)顯微鏡實(shí)力不斷提升,中國(guó)企業(yè)有望改變高端光學(xué)顯微鏡市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。
結(jié)語(yǔ)
中國(guó)通過(guò)引進(jìn)和吸收國(guó)外技術(shù),取得了巨大進(jìn)步,想要進(jìn)一步提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力,就必須自主創(chuàng)新,自主創(chuàng)新需要從基礎(chǔ)研究做起,而基礎(chǔ)研究離不開(kāi)科學(xué)儀器,研制科學(xué)儀器就是打好發(fā)展基礎(chǔ)。
張俊華
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