2022年“世界读书日”推荐生物医学电镜专著《生命科学中的电子显微镜技术》

北京大学生命科学学院丁明孝教授：电子显微镜技术，开启洞察细胞超微结构的大门

生物医学电镜 2022-04-23

北京大学生命科学学院丁明孝教授：电子显微镜技术，开启洞察细胞超微结构的大门

—— 2022年“世界读书日”推荐生命科学电子显微镜实验室最新实用手册《生命科学中的电子显微镜技术》

由丁明孝、梁凤霞、洪健、李伯勤、王素霞、朱平领衔主编的《生命科学中的电子显微镜技术》，精雕细刻历经8年，于2021年7月由高等教育出版社出版发行。这本书凝聚了生命科学与电镜技术交叉学科领域的国内外40余位专家学者的经验与智慧，是一部实用性强、便于操作的实验技术专著。

丁明孝教授在《生命科学中的电子显微镜技术》前言中指出：“进入21世纪后，基因组时代到来，生命科学的发展对电镜技术的需求日益增加，分子生物学提出的诸多问题与积累的海量信息，很多都需要回归到细胞超微结构层面进行解读，甚至在纳米尺度寻求答案。令人欣慰的是，近年来新型电子显微镜的研制和生物制样技术的革命性进步，为回答上述问题并揭示生命活动的分子机理提供了其他技术不可替代的、强有力的实验手段。”丁教授强调：“没有电子显微镜（以下简称‘电镜’）的发明，就不会开启洞察细胞超微结构的大门，也就不会有细胞生物学的建立和现代生物医学的快速发展。”

在《生命科学中的电子显微镜技术》一书的编著过程中，编委团队“把每位作者最精彩的部分展示给读者”，以期实现“把一个人的技术诀窍变成大家的实验技巧，让一个实验室的成功经验带动更多实验室发展”的初衷。丁教授指出，“本书最突出的特点是集中了一批来自高等院校、科研院所、电镜仪器公司等单位颇有经验和造诣的专家学者及一线实验技术人员，分头编写自己最擅长的实验技术部分。”

山东微亚生物科技有限公司超微结构实验室创始人李伯勤教授和李峥董事长有幸参与了《生命科学中的电子显微镜技术》的编著工作。丁教授在本书前言中指出：“李伯勤老师集自己近50年的实践经验，侧重阐述了经典和成熟的技术路线和操作细节，并结合高质量的电镜图片进行分析和讨论。”李伯勤教授和李峥董事长凭借自己的学识和积累，为该书绘制并校正了数百幅模式图，她们参与完成了文字撰写、专业绘图、反复修改、终版校正等一系列工作。与此同时，山东微亚生物科技有限公司超微结构实验室其他成员也为这本书的编撰做了许多有益的工作。

本书主要介绍了当前生命科学电镜技术，侧重实验技术的要点和难点，以及容易出现的实验问题和解决办法，强调实验设计理念与具体操作细节的重要性。本书共分为8章，分别为常规生物电镜样品制备技术、电镜原位成分分析技术、电镜三维重构技术、光电关联显微成像技术、植物组织的透射电镜样品制备技术、医学超微病理诊断以及电子显微镜的结构、原理及操作要点等。每章相关技术内容都从发展史、基本原理、操作步骤、注意事项等方面进行深层次解析，并配有丰富的案例和图片，极具实用性和可操作性。

这部著作凝结着各位编委的心血、知识和情谊，代表着一代生命科学电镜工作者的专业水准和学术造诣，已成为中国生命科学电镜技术进步以及电镜教育事业发展的里程碑。本书问世后，深受业内人士喜爱，许多师生称之为“黑宝书”（因其封面设计主色调为黑色）。

值此“世界读书日”到来之际，将《生命科学中的电子显微镜技术》推荐给大家，希望更多人能够潜心阅读此书，汲取其精华，从而对自身电镜技术水平和科研能力的提升有所帮助。

高等教育出版社书评

本书集结来自北京大学、浙江大学、山东大学、中国科学院生物物理研究所、纽约大学等20余家高等院校、科研院所的40余位电镜专家作为编写团队，倾情展现各家所长。全书分8章，涉及常规生物电镜样品制备技术，电镜原位成分分析技术，电镜三维重构技术，光电关联显微成像技术，植物组织的透射电镜样品制备技术，医学电镜超微病理诊断，电子显微镜的结构、原理及操作要点等生命科学电子显微镜技术的核心与前沿内容。每章相关技术内容均从发展史、基本原理、操作程序、操作要点等方面进行深入解读，并配有丰富的应用实例，极具实用性和参考性。全书图文并茂、数据翔实，配备参考文献、操作录像等丰富资料。本书可供从事电子显微镜相关工作的各领域科研工作者和技术工作者使用。

先说量子显微镜。

上图是2013年科学家们用量子显微镜拍到的氢原子的图片，它是人类历史上给原子拍照拍的最清楚，最近景的图片了。从图中可以看到电子云，要知道氢原子是由一个质子一个电子组成的，一个电子就已经疯狂运动成为一团云了。

另一个观察原子最普遍的一种显微镜叫STM显微镜。

它的工作原理利用的是量子隧穿效应。

这是个非常神奇的现象。

举个栗子，一个人站在一座山下，如果他想到山那边，他就必须爬过这座山。但到了量子领域，神奇的事情发生了，这个小小的量子（比如电子）竟然不用爬山，而是神奇地找到并穿过了“山体隧道”，到达了另一边。这就是量子隧穿效应。

一句话说明白，量子可以穿墙而过，而你却只能头上撞个大包。

STM正是利用这一原理，用一根很细的探针，针头上只有一个原子，然后在针尖上施加一个电流，然后让这个原子去接触被测量的物质，根据电流和距离的关系，我们就能知道原子长啥样和怎么排列了。

1990年IBM的科学家展示了一项令人瞠目结舌的图片，他们用STM在金属镍表面用氙原子组成了IBM字样。1993年，他们故技重施，用铁原子在钴上面写了个汉字“原子”。

利用STM，科学家终于可以看到物质的原子层面是如何构成的了：

金和二硫化钼的表面原子构成。

如上，科学家们可以利用那根探针，随意地移动原子，并且可以利用这一技术进行原子层面的工程搭建，当然了，这里《三体》小说中，质子的高维度展开和蚀刻还是差太远了。

科学家们利用STM让Si(111)搭成了一个六边形的小山包。

原子都能随便摆弄了，分子就更不成问题了。比如，我们可以利用STM，对一些DNA进行重新编辑等。

曾经人们认为STM就是人类的观测极限，但随着量子技术的不断进步，未来让我们一睹电子、质子，甚至夸克的真实面貌，也不是不可能。