撰文 | 王聪 如果要评选一个人类历史上最伟大的发明，那么 显微镜 一定能名列前茅。 在显微镜发明之前，人类对于世界的观察只局限于肉眼。当 列文虎克 使用他自制的显微镜观察到细胞和微生物后，一个全新的微生物世界在人类眼前打开。此后，恩斯特·鲁斯卡于1931年发明电子显微镜，使得人们能够直接在原子水平观察，显微镜将人类视野带到了一个之前从未触及的微观世界，人类开始对自己和自己所处的这个世界有了更深入的认知。 与显微镜相反的是望远镜，通过望远镜，我们可以观察并欣赏银河系乃至宇宙的壮丽景观。如果想更好地欣赏这些景观，最好选择一个没有月光、远离城市光污染的环境。如果在完全黑暗的情况下观察微弱的星光就容易得多。这一原理同样应用于显微镜。 2021年8月11日，浙江大学化学系 冯建东 研究员团队在国际顶尖学术期刊 Nature 发表了题为：Direct imaging of single-molecule electrochemical reactions in solution 的研究论文。 研究团队发明了一种可以 直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术 ，并且证实了该技术可以用于 活细胞的超高时空分辨成像 ，而且无需使用外部光源。该论文还被选为当期 Nature 的封面论文。 研究团队表示，这项利用空间分子反应定位的光学重构方法的成像技术。 就像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＂。 化学反应通常涉及溶液中单个分子的碰撞。但对化学反应的测量通常记录这些分子事件集合的平均参数，单个分子反应的特征通常是模糊的，并且每个反应分子在溶液中的精确位置和时间是未知的。 经过几十年的发展，用光照射样品的方法可以说已成为＂观察＂单个分子的最有用的方法，基于该方法的 超分辨率荧光显微镜 技术也获得了2014 年诺贝尔化学奖。然而，这一方法需要使用短的、高功率的激光脉冲，它们的性能通常受到背景散射光和光漂白的限制。在生物应用中，样品也可能被强激光脉冲损坏，或产生自身荧光，从而影响了观测结果。 我们都知道，一些生物可以通过生物化学反应原位发光，例如 萤火虫 和一些 发光水母 ，它们无需外部光源，却能照亮漆黑的夜空或深海。 在这项研究中，研究团队所使用的的单分子成像方法采用了类似的方法—— 电致化学发光 。 这种方法不需要任何光激发，因此可以在完全黑暗的情况下进行实验 。 理论上， 电致化学发光 的方法的近零背景光学噪声，使其能够达到分辨率极限：检测单个分子。但目前还没有研究能够实现单分子的电致化学发光。这主要是由于单分子反应控制难、追踪难、检测难。而且单分子化学反应伴随的光、电、磁信号变化非常微弱，化学反应过程和位置具有随机性，很难控制和追踪。 为了解决这些难题，研究团队开发了一种方法，该方法可以对电致化学发光中单个激发染料分子发射的单个光子的位置进行成像，这些光子在电极表面附近触发。使用染料的稀释溶液来确保这些分子在空间上分开，当染料分子与电极产生的自由基发生反应时，就会发射光子。自由基极短的寿命确保它仅以非常高的稀释度存在于电极表面附近。因此，稀释的染料分子很少遇到稀释的自由基，以至于实验的每个毫秒持续时间快照仅捕获一个反应，因此只有一个光子。 电致化学反应单分子成像的显微镜技术 通过多个实验，该研究令人信服地表明，在不同曝光时间和不同染料浓度下，每次曝光检测到的光子数量的统计分布遵循泊松统计，从而证明染料分子与电极的碰撞是随机发生的。此外，通过分析染料浓度与检测事件之间的时间间隔之间的关系，表明该过程的速率受染料向电极表面的扩散控制。这些发现为新型显微成像概念开辟了新道路—— 基于化学的超分辨率显微镜 。 研究团队将这种方法扩展到附着在电极上的细胞成像：细胞的粘附区域阻碍了电致化学发光反应物扩散到电极表面，阻止光子发射，从而产生这些区域的负像，生成的图像非常清晰，并与使用超分辨率荧光显微镜产生的图像相关联，验证了该方法的有效性。 图a：固定细胞的明场光学成像；图b：单分子电致化学发光成像 接下来，研究团队还将该技术应用于 生物细胞显微成像 ，需要指出的是，该方法不需要标记细胞，从而不影响细胞状态，且成像分辨率媲美超分辨率荧光显微镜。 图a：活细胞的明场光学成像；图b：活细胞的单分子电致化学发光成像 这项新型显微镜技术将来有望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，具备广泛的应用前景。 这项研究成果登上了 Nature 期刊的封面，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。 文章链接： https://www.nature.com/articles/s41586-021-03715-9 https://www.nature.com/articles/d41586-021-02098-1
福建物构所Bi3Te4共掺杂Cs2SnCl6微晶实现双带可调谐白光发射ns2电子组态离子掺杂金属卤化物因其优异的光学性能，在太阳能电池LED照明显示和光电探测等领域受到了广泛关注。然而，目前对该类材料的发光来源普遍存在一个认识误区，往往错误地将其归属印度要建空间站，还要在2030年完成！谁给印度的底气中国图注印度卫星火箭发射画面近日，印度正式对外宣布，要在太空建一个印度空间站！为此，印度不仅给自己定了一个期限，要在2030年建成。与此同时，印度还要在今年走出建设空间站的第一步，将一氮含量增加的河流温室气体排放机理2021年11月，由美国国家科学基金会（NSF）资助的马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校（UniversityofMassachusettsAmherst）承担的一项发表在AGUAdvan如果地球停止了旋转会发生什么？地球会停止旋转吗？如果停止了，会发生什么？地球自45亿年前诞生以来一直在旋转。地球是由巨大的物质云坍缩形成太阳时留下的瓦砾制成的。当你倒空浴缸时，变成地球的碎石像水一样围绕着太阳转美媒食品问题成深空探测项目重要挑战之一，NASA砸重金激励研发太空食物环球时报特约记者邹庆学黄伟南随着航天技术的发展，载人登火星梦想似乎已经不再遥远。但美国太空网站22日称，在真正运送航天员前往火星之前，需要先解决一个看似不起眼的小问题吃饭。报道称，为什么过去了46亿年，地球上的水却丝毫不见减少呢？为什么过去了46亿年，地球上的水却丝毫不见减少呢？科学家认为有以下几种原因，第一种原因和地球的引力有关。科学家在研究地球大气时发现，受到地球引力的影响，大量的水分子都会被束缚在距离HPEOrbitsEdge，领先的星载计算能力加速太空探索步伐基于HPEEdgelineEL8000融合边缘系统，OrbitsEdge构建的星载计算中心能加速数据的星际之旅，从无垠太空中发掘更广阔的洞见。当我们仰望星空，目之所及像一扇空旷而广人类发现宜居星球，温度适宜四季分明，相当于14个地球担得起超级地球称号，相当于14个地球。随着人类的繁衍和发展。地球环境日趋恶化，各种地质灾害频发，很多国家就走上了，探寻宇宙第二个地球的道路。经过多年的探索，美国航天局发现了，一个超我们都活在一个大泡泡里，夜空中几千颗星星也是它创造的太阳被一个横跨1000光年的气泡包围。图片来源LeahHustak（STScI）一个横跨1000光年的气泡包围着我们的太阳系，天空中数千颗年轻恒星都诞生于此。它叫本地泡，由恒星的绚新的冰河时期就要到来了吗？两万年前，地球是猛犸象漫游的严寒地带，几千米厚的巨大冰盖，覆盖了北美亚洲和欧洲的部分地区，这就是我们所知的冰河时期。地质学家称之为末次盛冰期。是因为这是最近冰层如此巨大的时期，并且埃隆马斯克的一枚火箭将很快与月球相撞根据在线太空垃圾追踪软件的数据，一枚重达4吨的SpaceX火箭正飘在要与月球相撞的轨迹上。这一失控的助推火箭作为火箭公司执行首次行星际任务的一部分于2015年2月从佛罗里达州发射。