Nobelprijs Scheikunde voor baanbrekend werk in nanoscopie

De laureaten werden bekendgemaakt door Staffan Normark, secretaris van de Zweedse Academie. Eric Betzig werkt als scheikundige in het Howard Hughes Medical Institute in Ashburn. Stefan W. Hell is verbonden aan het Max Planck-instituut voor Biofysische Scheikunde in Göttingen en het Duitse Centrum voor Kankeronderzoek in Heidelburg. De Roemeen William E. Moerner werkt aan Stanford University in Californië.

Grenzen verlegd
De drie verlegden volgens het Nobelcomité grenzen in de nanoscopie: ze ontketenden een revolutie in wat men door een optische microscoop kan zien. "Lange tijd werd de optische microscopie tegengehouden door een veronderstelde beperking, met name dat ze nooit een betere resolutie zou verkrijgen dan de helft van de golflengte van het licht. Geholpen door fluorescerende moleculen hebben de Laureaten van de Nobelprijs voor Chemie 2014 op een ingenieuze manier deze beperking omzeild. Hun baanbrekend werk heeft optische microscopie in een nanodimensie gebracht", aldus het comité.

Het was Ernst Abbe die in 1873 de beperking formuleerde: de resolutie van een microscoop kon nooit kleiner zijn dan de helft van de golflente van het licht, of nooit beter dan 0,2 micrometer. Anders geformuleerd: de drie laureaten hebben de 'Abbe-barrière' omzeild.

"Met een traditionele microscoop kan je een mier of een haar met grote duidelijkheid bestuderen", toonde een lid van het Nobelcomité in een presentatie. "Van een bacterie zie je de vorm, maar geen structuren. Maar een virus, proteïne en een kleine molecule zien er allemaal hetzelfde uit. Dat verandert dankzij het werk van Betzig, Hell en Moerner."

"Nu kunnen cellen op moleculaire schaal bestudeerd worden", legde Hell het belang van hun werk zelf uit tijdens de aankondiging. "Dat is belangrijk om te begrijpen hoe een cel werkt en wat er verkeerd loopt als een cel beschadigd is."

Onderzoekers kunnen nu bijvoorbeeld eiwitten volgen die betrokken zijn in de ziektes van Parkinson, Alzheimer en Huntington. Ook kunnen ze individuele eiwitten volgen in bevruchte eicellen als deze zich in embryo's delen, legt de Zweedse Academie uit.

Twee uitvindingen
Met de uitreiking van de prijs aan deze drie heren, lauwert het Nobelcomité eigenlijk twee afzonderlijke uitvindingen. Een eerste is de STED-microscoop (stimulated emission depletion), uitgevonden door Stefan Hell in 2000. Hell slaagde erin de resolutie van fluorescentiemicroscopen te verlagen tot zowat 20 à 30 nanometer. Met een tweede lichtbundel doofde hij als het ware een deel van de lichtvlek van een eerste bundel uit.

Eric Betzig en William Moerner legden - los van elkaar - het fundament voor de tweede methode: de monomoleculaire microscopie. Deze methode is gebaseerd op de mogelijkheid om de fluorescentie van elke molecule afzonderlijk aan en uit te schakelen. Eenzelfde staal wordt meerdere keren in beeld gebracht, maar telkens worden maar een paar molecules afwisselend belicht. Door deze beelden op elkaar te leggen, ontstaat een hogeresolutiebeeld op nanoniveau. Deze methode werd voor het eerst gebruikt door Eric Betzig in 2006.

Vandaag wordt nanoscopie wereldwijd toegepast en doen wetenschappers dagelijks nieuwe kennis op die van groot belang is voor de mensheid.

Prijsuitreiking
De prijsuitreiking vindt plaats in Oslo op 10 december, de sterfdatum van Alfred Nobel. De winnaars ontvangen dan niet enkel een medaille, maar ook een geldprijs van 880.000 euro.

Gisteren ging de prijs voor Fysica naar de Japanners Isamu Akasaki en Hiroshi Amano, en de in Japan geboren Amerikaan Shuji Nakamura voor de uitvinding van de blauwe LED. De Nobelprijs voor Geneeskunde was een dag daarvoor toegekend aan het Noorse echtpaar May-Britt en Edvard Moser, alsmede de Amerikaanse Brit John O' Keefe voor de ontrafeling van het menselijke oriëntatievermogen.