新型化学显微镜在浙大问世，成果登自然封面

　　化学创造着千变万化的物质世界，在这其中每一个单分子起到基本的作用。教科书上的化学反应以单分子形式进行概念描述，但实验中得到却是大量分子的平均结果。观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应是科学家面临的一个长久科学挑战。
　　针对这一挑战，浙江大学化学系冯建东研究员团队发明了一种直接可以对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术在化学成像和生物成像领域具有重要的应用价值，允许看到更清晰的微观结构和细胞图像，有望在化学测量和生物成像等领域产生重要影响。
　　北京时间8月11日，这项研究成果作为封面论文刊登在国际顶级期刊《自然》。论文第一作者为浙江大学化学系博士生董金润和博士后卢禹先；论文通讯作者为浙江大学化学系冯建东研究员。
　　浙大团队解决单分子测量的路径是利用电极表面发生的一系列化学反应实现发光的电致化学发光反应。相比于传统的荧光成像技术，由于不需要光激发，电致化学发光几乎没有背景，是目前对于灵敏度有着很高要求的体外免疫诊断的重要手段，其在成像分析等方向也具有一定价值。
　　目前，电致化学发光存在两个重要的科学问题，其一是微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像，这对于单分子检测非常重要。其二是在电致化学发光成像实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像，即超分辨电致化学发光成像，这一点对化学和生物成像具有重要意义。冯建东团队致力于这两大难题的研究。
　　在＂捕捉＂单分子反应信号过程中，浙大科研人员搭建了灵敏的探测系统，将电压施加、电流测量、光学成像同步起来，通过时空孤立检测到单分子反应后产生的发光信号。具体而言，从空间上通过不断稀释，控制溶液中的分子浓度实现单分子空间隔离。时间上通过快速照片采集，最高在1秒内拍摄1300张，消除邻近分子间的相互干扰。
　　如何突破光学衍射极限？受到荧光超分辨显微镜（2014年诺贝尔化学奖）的启发，浙大研究者利用时空孤立的分子反应定位进行光学重构成像。这就好比当人们夜晚抬头看星星时，可以通过星星的＂闪烁＂将离得很近的两颗星星区分开一样。＂化学反应的随机性，通过空间上的发光位置定位，再把每一帧孤立分子反应位置信息叠加起来，构建出化学反应位点的‘星座’。 ＂冯建东介绍。研究者论证了该技术在微纳结构和细胞成像方面的应用。
　　未来，这项显微技术将作为一项工具为化学反应位点可视化、单分子测量、化学和生物成像等领域提供新的可能，具备广泛的应用前景。在同一期上，《自然》期刊专门邀请了领域专家对这一突破性技术的前景进行了亮点评述和报道。
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