化学自习室移动版

在进入太空遨游的同时，人类也在探索着分子、原子甚至比原子还小的微观宇宙。在几代显微镜的帮助下，人的视野正在向极小的世界中无限地延伸着。

17世纪，荷兰人列文胡克用他发明的光学显微镜观测到一滴水里竟含有270万个小生物，这些小生物快速地跑动着、扭动着、旋转着，使他大为惊讶。原来，一滴水也是一个复杂的小世界。

显微镜吸引了不少人，在欧洲成了时兴的桌上摆设饰品，也吸引住了德国海德堡一条街上的一个“过分淘气”的小男孩，他叫恩斯特·鲁斯卡。他的家人都知道，只有父亲书桌上这台放大1000倍的显微镜，才能使他静下心来坐上两三个小时。这台显微镜无疑为他展现了一个神奇的世界。可惜的是，用它看不到原子，因为这是一台光学显微镜，用它看不到比光波还小的东西。

鲁斯卡于1931年从柏林大学毕业。当时，电子时代的曙光已经来临，时代科技的发展，使他有机会实现他的夙愿。那时，已经得到证明，电子不仅是一种小的带电粒子，它还是一种波。电子波的波长比光波要短得多，要是把电子波汇聚起来，是否也能制成一台显微镜呢?如果制成了，它的放大作用应该比一般的光学显微镜大得多吧！这个想法使鲁斯卡兴奋不已，他与合作者诺尔一起，终于在1932年设计制造成功第一台电子显微镜。用电子波看东西，放大倍数确实比用光波看东西的普通显微镜大多了。起初只放大了4000倍，后来，经过物理学家希利尔的改进,电子显微镜可以放大7000倍。到70年代，电子显微镜放大倍数已经达到200万倍。

仪器更精确了，要求的工作条件也变得苛刻了，就连街上过往的车辆都会使电子显微镜拍摄的照片模糊不清。当时，鲁斯卡不得不设计一幢特殊的防震建筑用来安装这台显微镜。这是一座有双层墙壁和双塔式的房屋，每座塔屋里装了一台电子显微镜，用它成功地拍摄出了一堆堆原子的照片，清晰得使人吃惊。电子显微镜是20世纪的重大发明之一，鲁斯卡为此获得了诺贝尔奖。

正像人们向太空遨游无止境一样，在探索微小世界的征途上也没有头。

20世纪80年代，又一代新的显微镜问世了，这就是扫描隧道电子显微镜。它是由西德物理学家格尔德·宾尼格和海因里希·罗赫尔联合设计制造成功的。为了它的问世，他们整整四年没有休息。最后，他们用这台仪器拍摄出放大1亿倍的硅原子立体景观图，这是类第一次看到物质世界的原子。这张图立即轰动了整个科学界。

扫描隧道电子显微镜的装备比电子显微镜复杂得多，它配备有自动控制仪，能像人使用自己的双眼一样，自动地进入或跟踪要观测的部位。它不仅能在真空里工作，也能在桌面上、油液里甚至在水下工作；它不仅能在常温下，还能在极冷的环境下工作；它能看静物，也能看快速运动着的东西，例如用它能看到细胞的分裂、原子的变化过程，它不仅给人类展现出原子、分子的相互作用过程，也使人类“看”到了生命的发展变化。

遗憾的是，扫描隧道电子显微镜只能用来观测导体的样品。后来，光位移原子力显微镜又应运而生。这种显微镜有一个极细、极尖的探头，只要对探头施加一亿分之一牛顿的力，使它在样品表面上移动，就能让它触摸到样品表面凹凸不平，这种起伏反映了样品的原子结构，探头连带一个小反射镜，当探头随着表面的凹凸上下振动时，就能使镜面上反射的激光来回偏转，通过激光的偏转情况，就能探知样品的原子结构。

更令人惊奇的是,1989年11月，IBM阿尔马登研究中心的科学家、IBM院士Donald Mark Eigler和他的团队利用一具扫描隧道显微镜推动了一个个的原子，用35个氙原子砌成了英文缩写“IBM”3个字母，有5微毫米高。这项突破意味着人类可以将2000册杂志的文章浓缩在一个句号里面。

显微镜不仅为人类提示了一个新的世界，也开拓了对物质结构研究的一个新领域。正如宾尼格在接受1986年诺贝尔奖时所说：“人类一旦掌握了原子，其创造力是无止境的，新型的显微镜将为人类揭开一个浩瀚而又充满刺激的未知世界。”