Hai nhà khoa học Mỹ và một nhà khoa học Đức đã trở thành đồng chủ nhân của giải thưởng Nobel Hóa học 2014, vì có công mở ra một cánh cửa vào "thế giới nano" thông qua việc phát triển kỹ thuật kính hiển vi phát huỳnh quang siêu phân giải.


{keywords}
Chân dung 3 đồng chủ nhân giải thưởng Nobel Hóa học 2014. Ảnh: AP

Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thụy Điển vừa công bố quyết định trao giải thưởng Nobel Hóa học năm nay cho Eric Betzig thuộc Viện Y học Howard Hughes (Mỹ), William E. Moerner thuộc Đại học Stanford (Mỹ) và Stefan W. Hell đến từ Viện Hóa lý sinh Max Planck và Trung tâm nghiên cứu ung thư Đức.

"Thành tựu mang tính đột phá của họ đã đưa việc sử dụng kính hiển vi quang học vào phạm vi nano ... giúp chúng ta hiện có thể ngắm nhìn thế giới nano", trích tuyên bố của Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thụy Điển.

Suốt một thời gian dài qua, việc sử dụng kính hiển vi quang học từng gặp phải một trở ngại là không bao giờ đạt được độ phân giải tốt hơn nửa bước sóng của ánh sáng. Bằng cách sử dụng các phân tử phát huỳnh quang, ba nhà nghiên cứu Eric Betzig, Stefan W. Hell và William E. Moerner đã loại bỏ thách thức này.

Cụ thể là, bằng kỹ thuật hiện được biết đến với tên gọi nanoscopy, các nhà khoa học Mỹ và Đức đã làm nổi rõ chuỗi phản ứng hóa sinh của các phân tử đơn lẻ bên trong các tế bào sống. Họ có thể quan sát cách các phân tử tạo ra những khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh trong bộ não như thế nào và lần theo dấu vết của các protein có dính líu đến các bệnh Parkinson, Alzheimer và Huntington khi chúng kết hợp lại. Họ cũng theo dõi được các protein đơn lẻ trong các quả trứng đã thụ tinh khi chúng phân chia thành phôi thai.

Giải Nobel Hóa học 2014 đã vinh danh 2 nguyên lý riêng rẽ. Một nguyên lý thúc đẩy phương pháp soi kính hiển vi suy giảm phát xạ cảm ứng (STED), do nhà khoa học Stefan Hell phát triển vào năm 2000. Trong đó, hai chùm laser được sử dụng: một kích thích các phân tử phát huỳnh quang tỏa sáng, và một xóa bỏ mọi huỳnh quang, ngoại trừ huỳnh quang có kích thước nanomét. Việc quét mẫu qua từng nanomét đã mang tới hình ảnh với độ phân giải tốt hơn giới hạn 0,2 micromét truyền thống.

Nghiên cứu một cách riêng rẽ, 2 nhà khoa học Eric Betzig và William Moerner đã tạo tiền đề cho nguyên lý thứ hai - kỹ thuật sử dụng kinh hiển vi đơn phân tử. Phương pháp này dựa vào khả năng bật và tắt huỳnh quang của các phân tử đơn lẻ. Họ đã mô tả hình ảnh của cùng một khu vực nhiều lần, để một vài phân tử nằm rải rác phát sáng mỗi lần. Việc chồng các hình ảnh này lên nhau tạo ra một siêu hình ảnh phân giải dày đặc ở cấp độ nano. Năm 2006, ông Betzig đã ứng dụng phương pháp này lần đầu tiên.

Ngày nay, kỹ thuật nanoscopy đã được sử dụng rộng rãi khắp thế giới và góp phần mang lại những hiểu biết mới, có lợi cho nhân loại.

Là đồng chủ nhân của giải Nobel Hóa học 2014, các nhà khoa học Eric Betzig, Stefan W. Hell và William E. Moerner sẽ chia nhau khoản tiền thưởng 8 triệu crown Thụy Điển (khoảng 1,1 triệu USD).

Tuấn Anh (tổng hợp)