人类首次看到了单个原子

今天，显微镜技术取得了革命性的突破，人类首次清晰地观察到了单个原子的形态，这标志着一个全新的科学"宇宙"的来临。这一成就归功于低温电子显微镜的诞生和发展。

低温电子显微镜是一种采用了分子成像技术的先进设备，它能够产生原子分辨率的图像，让我们首次识别出蛋白质中的单个原子。这一技术的出现，极大地推动了科学研究的进程，尤其是在生物学和医学领域。

低温电子显微镜的工作原理是通过电子束对冷冻的生物分子进行成像，从而得到分子的三维结构。2013年，随着检测反射电子技术的进步和图像分析软件功能的增强，低温电子显微镜的分辨率得到了显著提高，能够获得比以往任何时候都更清晰的蛋白质结构图像。

与X射线晶体技术相比，低温电子显微镜具有明显的优势。X射线晶体技术通过利用电子对X射线的散射作用，可以获得晶体中电子密度的分布情况，再从中分析获得原子的位置信息。然而，这一技术需要花费数月至数年的时间才能使蛋白质结晶，而且许多医学上重要的蛋白质无法形成有用的晶体。相比之下，低温电子显微镜只需要蛋白质在纯化溶液中即可。

低温电子显微镜的原子分辨率图的精确度可以达到约1.2埃，足以准确识别蛋白质中单个原子的位置。这使得科学家能够更深入地了解酶的作用方式，从而有效识别可阻断其活性的药物。

2020年5月，英国和德国的两个研究团队通过低温电子显微镜技术，成功地观察到了载铁蛋白的原子结构。载铁蛋白是一种铁储存蛋白，具有非常良好的稳定性，因此成为低温电子显微镜的试验用品。通过技术改进，研究小组能够更清晰地拍摄这种载铁蛋白。

随着低温电子显微镜技术的突破，它将成为科学家进行结构研究的首选工具，尤其是在制药公司中，他们渴望了解原子结构以开发副作用更少的药物。然而，X射线晶体技术仍将保留一定的吸引力，如果一种蛋白质可以结晶，那么在短时间内，就能相对有效地生成与数千种潜在药物结合的结构图。

低温电子显微镜和X射线晶体技术各有优缺点，它们将在微观世界中携手攻克难关。低温电子显微镜技术的发展，不仅为我们提供了观察生物分子的新视角，也为医学、生物学等领域的研究提供了强大的工具。未来，随着技术的不断进步和完善，我们有理由相信，低温电子显微镜将在科学研究中发挥越来越重要的作用，为人类带来更多的突破和发现。