掃描隧道顯微鏡20世紀(jì)重大科技成果之一(參考版)
2025-07-01 14:45本頁面
【正文】 這些特點(diǎn)對(duì)生物研究特別具有吸引力．以往用電鏡研究生物樣品，由于必須在真空中進(jìn)行，所以樣品處于脫水狀態(tài)，引起樣品狀態(tài)的極大變化．STM已應(yīng)用于核酸結(jié)構(gòu)、蛋白 質(zhì)、酶、生物膜結(jié)構(gòu)研究中，并取得一系列進(jìn)展．例如對(duì)決定人類遺傳性狀的大分子DNA的研究，用STM獲得了在不同環(huán)境下（水、大氣、真空）DNA分子的形貌，能在接近原子尺度上觀察DNA的結(jié)構(gòu)，測(cè)定DNA雙螺旋的螺距、堿基對(duì)間距、堿基對(duì)夾角等重要參數(shù)．第一張DNA分子的STM圖像于1989年1月 如圖（4）為DNA分子的STM圖像 問世（如圖4），被評(píng)為當(dāng)年美國的第一號(hào)科技成果．1990年中國科學(xué)院上海原子核研究所單分子檢測(cè)和單分子操縱實(shí)驗(yàn)室利用自制的STM，與中國科學(xué)院上海細(xì)胞生物學(xué)研究所及前蘇聯(lián)科學(xué)院分子生物學(xué)研究所合作，首次獲得了一種新的DNA構(gòu)型——平行雙鏈 DNA（Parallel stranded DNA）的STM圖像．一切生命物質(zhì)中的DNA復(fù)制過程是每時(shí)每刻在進(jìn)行著，但過去人們從未直觀見過，中國科學(xué)院生物化學(xué)研究所利用STM拍攝到了表征DNA復(fù)制過程中一瞬間的照片，即對(duì)DNA生物大分子的操縱和拍攝生命體系內(nèi)部生化反應(yīng)時(shí)引起的大分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化——所謂“分子電影”已成為前沿課題，這對(duì)生命科學(xué)和人類基因組學(xué)研究有重要意義． STM從發(fā)明至今，不過短短十幾年時(shí)間．正如賓尼希和羅雷爾在他們的諾貝爾演講題目中所形容的一樣，STM從誕生、發(fā)展到現(xiàn)在，還只是處于它的青少年時(shí)期．雖然在某些方面還時(shí)而顯露稚氣，然而畢竟已經(jīng)鋒芒初露，正在以它的旺盛的生命力茁壯成長．繼STM之后，又有一批基于STM工作原理或掃描成像方法的派生顯微鏡相繼問世，如原子力顯微鏡、光子掃描隧道顯微鏡，彈道電子發(fā)射電子顯微鏡、摩擦力顯微鏡、磁力顯微鏡、分子力顯微鏡等等，這些進(jìn)展充分顯示了STM蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭和巨大的影響力；科學(xué)家仍預(yù)言，STM將在不久的將來進(jìn)入它輝煌的壯年時(shí)代．參考書目： ［1］．R．Wiesendanger，H．Guntherodt．Scanning Tunneling Microscopy．SpringerVerlag Berlin Heidelberg，1992．74～79．［2］．白春禮．掃描隧道顯微鏡及其應(yīng)用．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992．43～66．［3］．陸廷濟(jì) 胡德敬 陳銘南 主編．物理實(shí)驗(yàn)教程．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社．2000．248～250．［4］．倪光炯等編著．改變世界的物理學(xué)．上海：復(fù)旦大學(xué)出版社．1999．194～197，364～365．［5］．白春禮．原子和分子的觀察與操縱．長沙：湖南教育出版社．1996．120～122．［6］．郭奕玲 沈慧君．諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．北京：高等教育出版社．海德堡：施普林格出版社．1999．411～416．5。盧斯卡（E．Ruska 1906—1988）等人，第一次用電子束得到了鋼網(wǎng)放大形成的電子像，它雄辯地證實(shí)了使用電子束可以形成與光學(xué)透鏡完全無異的像，從此開始了電子顯微鏡的歷史． 顯然電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)大大高于光學(xué)顯微鏡．現(xiàn)代高分辨透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy，TEM）分辨率優(yōu)于0．3nm，晶格分辨率可達(dá)0．l～0．2nm．幾十年來許多分析方法和儀器相繼問世，如：場(chǎng)離子顯微鏡（Field Ion Microscopy，F(xiàn)IM），掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy，SEM），俄歇譜儀（Auger Electron Spectroscopy，AES），光電子能譜（X－ray Phot
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