运用电子显微镜及X射线晶体学拍摄利于疫苗研发的病毒艺术照

新型冠状病毒、艾滋病毒或普通流感病毒,在高分辨电子显微镜下都构成了一幅迷人的画面。美国在各种媒体,包括电视、报纸和网络上公布的图像是由戈登·乔伊斯博士等研究人员制作拍摄的,目的是帮助研究人员更好地开发最终将摧毁病毒的疫苗。

几年前,如果研究人员想要一个病毒的可视化图像,他们必须做一种艺术家般的渲染。乔伊斯是亨利·m·杰克逊军事医学发展基金会(Henry M. Jackson Foundation for the Advancement of Military Medicine)的员工,该基金会通过一项合作协议为沃尔特·里德陆军研究所(Walter Reed Army Institute of Research)的新兴传染病研究所(Emerging Infectious Disease Branch)提供研究支持。

“几年前,我们会有这样的漫画或艺术表现形式,”乔伊斯说。“但是现在,随着技术的进步,我们能够真正使用来自细胞的真实图像和病毒的真实图像。”乔伊斯说,在美国疾病控制与预防中心网站上看到的SARS-CoV-2的高分辨率图像部分是艺术化的,但在病毒灰色身体上看到的红色“尖头”是用电子显微镜拍摄的。

运用电子显微镜及X射线晶体学拍摄利于疫苗研发的病毒艺术照

电子显微镜下冠状病毒表现出的超微结构

乔伊斯说,x射线晶体学和电子显微镜是研究人员获取诸如SARS-CoV-2、HIV-1、MERS-CoV、流感或呼吸道合胞体病毒等令人惊叹的病毒图像的两种方法。研究人员使用电子显微镜扫描拍摄了多达一百万张病毒图像。然后,选择其中最好的10万张合成图像。背后基于很多数学计算来调整这些图片,最终获得这些高分辨率图片。

运用电子显微镜及X射线晶体学拍摄利于疫苗研发的病毒艺术照

通过X射线晶体学拍摄合成的呼吸道合胞病毒部分的原子模型

在过去的几年里,技术和处理能力无法完成如此庞大的任务。但如今,计算技术的进步使这成为可能。WRAIR的团队是使用x射线晶体学的专家,利用x射线晶体学来捕获新冠病毒的图像,这就像获得高分辨率卫星图像一样。有了这些信息,就能设计消灭病毒药物或激发人体免疫力的疫苗。实验室的研究人员培育了一种病毒的蛋白质晶体——只是病毒的一部分——然后用液氮冷却这些晶体。这些晶体被送往位于伊利诺斯州拉蒙特的阿贡国家实验室,在那里接受粒子加速器内沿光束射线的轰击。

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x射线结晶学收集的流感血凝素(中央,红色)原子模型

乔伊斯说,通过测量晶体的x射线散射可以确定任何被评估物的原子结构。从衍射模式出发,使用一套数学模型转换回原子细节,找到疫苗设计的关键点,也可为治疗方法和诊断方式提供技术信息。实验室人员可以远程控制光束加载和衍射实验,同步加速器上大约有40种不同的光束,可以选择性使用其中的一种来衍射我们的晶体。

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通过X射线晶体学收集的中东呼吸道病毒攻击与人抗体(右,紫色)结合的人细胞(左,红色)的部分的原子模型

运用x射线晶体学技术不需要像以往那样捕捉那么多的图像,100到400张图像即可,而不是电子显微镜下的10万张,但必须培育出一种非常好蛋白质晶体。这是比较棘手的工作。但一旦得到了高质量的晶体,那么数据收集就会非常快,结构测定也会非常快。

SARS-CoV-2病毒以红色的尖刺显示。病毒图像最初是用黑白图像捕捉的,然后用成像软件上色,以引起人们对病毒最相关部分的注意。研究人员通常选择他们认为最适合说明病毒的颜色。通常研究人员会给病毒涂上引人注目的颜色,比如红色,而倾向于给人类蛋白质涂上更冷的颜色,比如蓝色和绿色。

戈登将发布有史以来分辨率最高的SARS-CoV-2图像之一,但并不是整个病毒的图像。更确切地说,是病毒的一部分——表面那些“刺突”的一部分,是病毒致病的关键点。正是这种刺突穿透人体细胞并导致感染,这种刺突使是研究人员需要获得关键的信息,越详细越好,以便开发出疫苗。同时,将帮助小分子药物研发者在原子水平上理解SARS-CoV-2最重要的部分。在药物设计中移动一个原子或替换一个原子,在药效和活性上将产生巨大的差异。

运用电子显微镜及X射线晶体学拍摄利于疫苗研发的病毒艺术照

新冠病毒受体结合域(攻击人体细胞的部分)的原子模型

研究人员还获得了人类抗体与与新冠病毒结合的图像。这种抗体能够与大约15年前的SARS的早期变种病毒结合。这对新型冠状病毒疫苗的研发来说非常有利。SARS病毒与新冠病毒与人体细胞结合的区域是相同的。研究团队正在在使用这种抗体来评估候选疫苗。病毒的图像可以让每个人看到是什么能让人类患病,照片在新闻上很吸引人,但它们不只是艺术品。它们是想要找到治愈方法的研究人员的工具。高分辨率图像确实至关重要,能为设计疫苗提供原子细节。

运用电子显微镜及X射线晶体学拍摄利于疫苗研发的病毒艺术照

由x射线结晶学采集的寨卡病毒(中,粉红色)与两种人体抗体(左、右,紫色)结合的原子模型

在世界各地的实验室里,研究人员可以利用病毒图像和随附的数据文件,从原子层面获得有关病毒结构的细节,从而为设计疫苗和小分子药物提供帮助。电子显微镜及X射线晶体学图像技术将成为医疗对策研发的关键手段与途径。

本文摘自2020年3月17日美国国防部新闻报道

https://www.defense.gov/Explore/Features/Story/Article/2115411/high-resolution-virus-pictures-help-researchers-develop-vaccines/

120倍放大!日本再爆黑科技:口袋显微镜,能看蝌蚪还可以验钞

你想知道每个物体背后的微观世界吗?

小时候多渴望拥有一台显微镜,但是传统显微镜的高门槛往往阻挡了大众探索的脚步。

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但是如今科技的进步,这个愿望已经得以实现。毕竟显微镜可以看到无比神奇的微生物以及微观世界。

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偶然看到了这款日本黑科技手持显微镜,该团队的目标就是希望将显微镜平民化,拉低探索微观世界的门槛,让更多人领略到微观世界的奇妙。这一点不得不承认日本科研实力与研发态度。据说为了研制便携式显微镜耗费了大量的人力物力,就是希望降低显微镜准入门槛。

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这款手持显微镜主打便携,东西非常小巧,仅仅才32g!半个手掌,便于随身携带。

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但是它完全做到了最小放大倍率60倍,最大放大倍率120倍,在60-120倍之间是无级变焦的。

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不管是大人包括家里的小朋友,感受到探索的乐趣,启发他们的科学思维,还真不能错过。

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可以装在口袋,在使用的时候一拿出来就可以直接看。

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比如想看看头发。当你在显示器里看到一根头发,其根部被皮脂和油脂包裹,是时候考虑减少熬夜和油腻食物的摄入了。

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然后看看小昆虫或者花花草草都不在话下,反正我家的娃自从看到过显微镜下,奇妙的微观世界景象之后,对身边的一花一草、一石一木,好奇心、探索心都更重了。

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它的用处还有很多,比如在文物古玩方面,可辅助修复及鉴赏;作为新奇酷玩,可供年轻人换个⻆度看世界;在教育领域,可有效激发孩子的探索能力,培养综合素质;甚至还可以验钞。

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有兴趣的看看放大看人民币的效果。刚开始是红色部分细节,然后有一段金光闪闪的是正面“100”的,接着是黑色的钞票编号部分放大。

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你们知道在放大镜里面的小蝌蚪是什么样子吗?不过劝大家看之前先做好心理准备,因为真的很丑…….

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不得不说,这款日本肯高显微镜是一个不错的工具。我是一个尊敬科学,崇尚科学,渴望走进科学的穷屌丝。

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所以,我带着科学家的头脑,带着卑微的身价,花掉积攒多年的不到200元的巨款,就是为了走进科学,验证我大胆的想法。因为这款日本肯高显微镜非常具有性价比,何况价格还非常的亲民,都算很香了。

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肯高KENKO儿童显微镜(适合6岁以上)
¥138

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只有巴掌大的显微镜,却能放大60-120倍!随时随地探索世界

小的时候,我们对任何事物总是有着本能的好奇心,记得当年上初中生物实验课的时候,第一次用显微镜观察到洋葱表皮细胞,感觉太震撼了。

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从那以后,一直就想拥有一台自己的显微镜,没事就可以观察一下各种微小的物体。

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有时候书看得再多,都没有用眼去看、用手去摸、用心去感受来得实在。

心理学家李子勋曾说过:上100堂早教课,不如带孩子在大自然中走一天

毕竟,一朵花、一片叶、一粒沙……都是一个小世界。

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▲花朵里的花蕊(局部)

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▲一片树叶(局部)

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▲几粒沙子

微观世界,有我们肉眼无法察觉的奇妙,也是孩子们渴望了解的世界。

今天我们就向大家推荐一款来自日本的Kenko肯高微型显微镜

无论是植物、昆虫、小动物,还是各种纤维织物、沙石金属,甚至细菌和细胞,都可以观察得一清二楚

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这台显微镜,直接颠覆了我的认知,轻巧便携,操作简单

每次带出去,身边的孩子们看到,分分钟就被吸引,拿着它各种观察和探索,完全停不下来!

它本身净重只有80g,加上电池也只有95g重,相当一个大鸡蛋重量,非常轻巧,拿在手上,还不及手掌大~

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并且孩子什么时候想看直接拿出来就能看了,也不需要去做切片染色什么的,3岁孩子也能操作!

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尽管身材很迷你,但“显微”能力却不一般。它能放大60~120倍,成像非常清晰!

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静态动态都能胜任!你看,连蚂蚁身上的绒毛都没放过。

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▲显微镜下的蚂蚁

这款显微镜,一到国内,一上架就抢空,好评不断!而且很多爸爸妈妈都说,这个长长的假期,因为这台显微镜,孩子对手机都没兴趣了。

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把夹子固定在摄像头的位置,然后对准显微镜的目镜卡槽,轻轻一按,就能让手机摄像头和目镜匹配地固定在一起。

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这样一来,显微镜所呈现出来的景象就会清晰地出现在手机屏幕上,孩子

就能更清楚地观察所拍摄的景象啦~

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这款的价格在100多,还不到一般专业显微镜的零头,又可以满足孩子好奇心,培养他们探索的乐趣,实在是超值。

日本肯高(Kenko)出品,专业权威,品质保障

咱们今天介绍的这款显微镜就是来自日本的专业光学品牌——KENKO肯高

它是日本一家专门制作光学产品的企业,成立于1957年,已经有60多年的历史了。

拥有全球知名的光学领域厂家,集团产品超过1万5千种,获得百种光学领域专利

产品有摄影滤镜、双筒望远镜,天文望远镜、显微镜等。

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因为常年深耕于这个光学领域,Kenko发现,传统光学显微镜的笨重、精细并不能满足孩子日常观察、探索的需求。

所以,他们克服了技术上层层的困难,设计了这款独一无二的便携显微镜,希望孩子能随时随地探索世界、发现世界、感悟美。

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再搭配上赠送的固定夹子,把显微镜目镜和手机摄像头固定在一起,孩子就不用担心聚焦不准,拍不到显微镜下的景象啦~

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这款mini显微镜,由于操作简单,轻巧便携,一经推出就非常受欢迎,甚至很多相关工作的成人也在用。

画质清晰,倍数适中,材质优良,久观不累

一般的显微镜,只能进行10倍或40倍等固定倍数转换。

而肯高显微镜专业又贴心,倍数调节环,可以从60倍到120倍进行连续变倍,这个倍数范围,对孩子来说刚刚好,充分照顾到了孩子的观察需求。

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调焦反应非常快,能在一瞬间就能看清楚所要观察的物体。

60~120的倍率,孩子们观察花花草草,小昆虫小动物,一些生活用品,都是足够的,完全可以满足他们对世界的探索欲望!

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而且放大误差远远低于国标标准,可以说比市面上很多显微镜的观察结果都要精细。

从细节上看,这款显微镜是大目镜设计,孩子们观察起来很轻松,时间久一点也不会觉得累眼。

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而树脂镜片,能够防太阳紫外线,让孩子在户外观察的时候,更好地保护孩子的眼睛

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这款显微镜,自上市后就很受欢迎,日亚上的评论都很好,怪不得一直卖断货。

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操作简单,上手就能玩

这台显微镜,充分地考虑了孩子的特点,操作起来非常简单,很容易上手。

毕竟只有降低使用难度,孩子们才会愿意用、经常用,真正起到激发孩子科学探索兴趣的作用。

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观看实物,完全不用制作切片,也不用染色什么的,孩子直接观察就好。

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公园里的花花草草,蚂蚁、蝴蝶等各种昆虫,都可以随时随地观察。

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而且这款显微镜还带有LED光源,轻轻按动就能开启,光线昏暗或者夜晚也可以放心观测。

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可以说,真正做到了便携、准确又方便,会是孩子们一个非常好的科学教具

还自带收纳袋一个,平时携带收纳很方便。

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操作上,对孩子来说,也是非常友好,上手特别简单。有多简单呢?首先,在里面放置一节7号电池(电池要自备哈)。

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然后,按开边上的灯源开关,点亮下面的led灯,再把要观察的东西放在下面。

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接着,旋转下面的物镜对焦,旋转到图像最清晰的地方,最后再旋转上面的目镜,调整放大的倍数,就可以观察了。

因为它自带LED光源,不管白天还是晚上,都可以随时拿出来用哦。

这款手机游戏好玩得多的显微镜能让孩子放下手机,走进科学的世界,真的是早买早受益,而且价格也不贵,很值。

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日本肯高便携式显微镜(适合6至15岁)
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大学生发明的这款显微镜,打破国外垄断,价格只有同类1/100,真牛

华为的5G技术已经让美国坐卧不安了,中国的高铁、特高压技术、核电、隐形战机、北斗导航等等高科技领域同样让西方这些国家忧虑。

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中国北斗卫星

其实更让外国科学不安的,是中国年轻的科学家。他们的平均年龄只有38.2岁!他们已经成为世界一流的航天航空专家。这才是中国真正令对手感到恐惧的地方。

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中国工程师数量和质量都已经达到了令国人震奋的程度,中国业已成为世界不可小视的制造业强国,现在这种创新精神和创新能力又为“第五届互联网+”创新比赛中涌现出来的当代年轻大学生所继承。

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无透镜全息显微镜

这款显微镜有多牛呢?

它非常轻便,单手即可托起。

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它的体积只是传统显微镜的0.8%!

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传统医学显微镜

无透镜成像技术造就了CyteLive超大的成像视场,单幅图像高达一亿像素,视场是传统显微镜的200倍,可同时观测10万个血细胞。

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这是CyteLive观测到的海拉细胞(宫颈癌细胞),单幅图像一亿像素,获得的视场是传统显微镜的200倍!

新华社报道称,这种新一代无透镜全息显微镜打破国外在该领域的垄断,成本仅为同类产品的百分之一

这款CyteLive显微镜团队成员之一:南京理工大学卢林芃。

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卢林芃

卢林芃虽然是一名工科女生,但是兴趣文泛,尤其喜欢手绘,业余时间,她手绘的作品都被网友制成表情包在网上传播,她的直播在网上收获了11万粉丝。

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卢林芃手绘

画画并不是卢林芃的唯一爱好,除了画画,她对美食、摄影、汉服、也十分喜爱。而对于绘画,她坦言“我觉得画画真的没有高低区别,只要有自己的风格,画就有灵魂。有了灵魂后,有人读懂你了,记住你了就很开心。”

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这个团队与学科带头人是南京理工大学陈钱教授,学生团队有8名成员,其中6名来自电光学院,2名来自经管学院。大家各司其职,王博文设计产品外观与机械结构,张翔宇算法的软件实现,于泓辰负责硬件设计,孙凡凡和边爽则负责财务与市场。

为了取得更好的成像质量,硬件系统对LED光源有针对性要求,

他们查阅了市场上在售的LED光源参数说明书,基本都没提及相关参数。”于泓辰为了解决这个问题,采用“最笨”的办法——买了绝大多数在售的LED灯珠,一个一个地点亮,再同团队成员一起完成参数测试和成像对比,在进行了几十次测试实验后,找到了最合适的LED光源型号。

从机械化、自动化,到信息化,智能化,是显微镜发展的大势所趋、历史必然。CyteLive抛弃了透镜,去除了机械调焦装置,利用先进的计算成像算法弥补了我国在“精密光学加工”和“高精度机械控制”的短板。

目前,CyteLive已应用于江苏省人民医院等多家医院,解决了临床疾病快速、准确检测的难题。在CyteLive的技术支撑下,改善了癌细胞耐药性监测过程、提高了高通量药物筛选效率

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他们突破痛点,创造出中国人自己的新一代显微镜,造福于人民。显微镜为我们打开了一个微观世界,这 个世界更加充满奇妙的色彩。

当然这款显微镜不可能拿来给孩子玩,那么有没有一款给孩子当作玩具的显微镜呢?

有的!日本的这款肯高便携式微型显微镜,就可以帮助孩子打开一个奇妙的微观世界!

所有教具里, 显微镜可以说是日本学校最喜欢用的。

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日本人现在在生物科技之所以优势明显,年年都有诺奖竞争者,就是对微观世界的投入特别大。

大隅良典就特别喜欢在显微镜下观察细胞。他说“显微镜能够告诉我们很多关于细胞的重要信息,比如液泡,在显微镜下能够非常清晰地观察到液泡的形态。所以我就在显微镜下观察细胞基因的突变。”

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他就是通过显微镜,观察到了自噬小体的形成和液泡的融合。他的研究被认为是现代自噬研究的基础。所以才能独得诺奖。

为了让孩子更方便观察微观世界,甚至野外直接观察。日本人还制造了一种便携式的显微镜。

这种显微镜跟普通显微镜不同,它不是放在桌面上的,而是可以随身携带的。也不用制作标本,孩子可以直接对着标本看。

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这个东西我几个月前就看好了,一直想介绍给大家。

这个显微镜是日本名企肯高在中国生产的,但不在中国大陆销售,而是运回日本本土销售。有一些家长就会去海淘回来,成本高还麻烦,所以社里就专门从日本批量采购回来。

这样一来,就多了清关手续,而且日本人做事一板一眼,一个月只卖一批,所以常常没货。

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上个月给大家推荐后,五千个在一天之内就没有了,还有数百个上个月预订定了,今天还没有发货。

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没有任何一个孩子能够抵挡这样的东西!

这个显微镜最大放大倍数是120倍,野外看细胞壁什么的毫不费劲,尤其是它特别小巧,加上电池只有40g,完全可以握在手心。

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而且做工很精良,出自日本著名的滤镜企业肯高,经常玩摄影的一定听过,很多专业摄影师的第一块滤镜就是他们家的。

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暑假了,大家带孩子出去旅游,随身带着这个,孩子就可以看到完全不同的一个世界。看到漂亮的花草了,可以用这个观察一下它的花蕊花脉。

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看到昆虫了,可以用这个观察昆虫的触角。

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还有小石头,肉眼看上去没有什么不同,但用这个显微镜一看,立马就看出五彩的世界来。

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出去玩一次,团费要数千,只要多花百来块钱,孩子的体验就完全不同。等于多玩了一次,还是奇妙的微观世界!

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平时孩子上生物课,科学课什么的,用这个观察植物动物什么的,简直不要太酷!

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一上架,我自己先订了一个,我儿子现在看着这个东西眼睛是发光的。

这个东西用来做生日礼物,简直超好,价格适用,但包装很好,又是日本品牌,孩子又那么喜欢。

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孩子用这个观察世界,发现世界隐藏的美,又能培养他对科学的兴趣,原来在我们肉眼看不到的地方,还有另一个世界,还有这么多奇妙的东西。

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这款显微镜唯一不好的地方就是经常断货,所以采取的都是预订,原价是198,现在团购是128,抢到就是运气。

快点点下面的横条参团,抢订一个,为孩子打开科学的大门,点燃你孩子对科学的兴趣,也许若干年之后,TA就是一个小科学家呢!

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日本肯高便携式显微镜
¥128

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微观的世界在低鸣:显微镜是怎样从“简陋”变成“高大上”的?

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就像鱼不知道水为何物一样,人类长久生活在微观世界组成的宏观世界里,但是却并不知道那些微小世界里的图景

但是,那些细小的生物和构造,却好比深渊里的神秘怪物,时不时地在“低吼”。冥冥之中,它们在召唤着我们,最终大师们通过一台台设备,发现了它们!

微观的世界在低鸣:显微镜是怎样从“简陋”变成“高大上”的?

罗伯特·胡克显微镜

可能是因为被跳蚤咬了,突发奇想的英国科学家罗伯特·胡克(1635-1703)找到了这个“小家伙”,然后硬塞入一款由他发明的显微镜。

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胡克发明的显微镜

结果画出了一张堪称经典的跳蚤肖像。

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罗伯特·胡克画的跳蚤像

其实,这架显微镜的模仿样式来自于伽利略显微镜。下图就是伽利略发明的显微镜

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伽利略发明的显微镜

世界上最早系统记载昆虫细微结构的记录,就是来源于伽利略的手稿。所以,伽利略也被很多人认为是显微镜之父。

其实该显微镜的构造,基本上继承了伽利略在天文望远镜上的影子。

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伽利略发明的天文望远镜

而该望远镜也真是伽利略真正收获科学地位的坚实基础。而罗伯特·胡克,只不过是将其进行了改良,

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胡克的显微镜构造

原理:胡克在进行观察时,需要在放置油灯的地方,点燃油灯。然后光线由一个装满水的球状水壶,进行聚焦,然后照射至样品放置处,最由类似“望远镜”的复式光镜结构,进行观察。

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罗伯特·胡克其人

罗伯特·胡克毕业于早年的牛津大学,也是英国皇家学会的创始人之一。在他那个时代,根本就没有科学一说,有的完全是“娱乐”。当时,贵族们对这些其他的事物很好奇,所以资助了相当一批人前去做相关的探索和调查。

这也是早期很多科学活动的经费来源。胡克于1662年,被任命为英国皇家学会的试验室主任。他的任务就是每隔一段时间准备几个试验,供英国皇家学会的会员们察看、分析、猜想。这个事情罗伯特·胡克做了40年。

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罗伯特·胡克

罗伯特·胡克在历史上的最显著的贡献有两个。一个就是发现了胡克定律,即弹簧的弹力大小与它的被拉长量成正比。其次,就是他发明了复式显微镜,并以此观察了很多“微观世界”。

当年刚发明显微镜的胡克,简直就好比一个顽皮的孩子。他只要逮到某个东西,他就会把它扔进自己的显微镜下。

比如,当他将植物扔进自己的显微镜时,他看到了“一个个小房间”。为此他取名cell,也就是细胞的意思。以后,人们对于细胞的称谓就由此展开。

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胡克看到的植物组织中的“小房间”,命名为细胞

当他被虱子咬了,他就突发奇想,逮到一只虱子,也同样扔进了显微镜, 最终看到了下面这种手绘图。

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胡克手绘的虱子

为此,他写了一本叫做《Micrographia》的书,翻译名叫做《显微志》。这本书是英国皇家学会最为畅销书之一。里面涵盖了很多当年胡克通过光镜观察到的细微世界。而这个世界,对于当时的人们来说,是无比神奇的,所以该书在很长时间里保持畅销也就情有可原了。

胡克虽然在微生物学界如雷贯耳,但是,在当年他死后却并没有什么名声。原因可能与牛顿的争论有关。因为当时的牛顿是俨然成了活着的真理。虽然牛顿的杰出工作彪炳千秋,但是,牛顿其人却是个不折不扣的“性格古怪”。

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偏执狂牛顿

牛顿脾气很大,而且很高傲,他严重看不起世间的“凡人”。据说他一辈子未娶,就是因为他觉得“女人”实在是蠢的出奇,不屑于“与之同流合污”。

而且牛顿小气也是出了名的。当年莱布尼茨和牛顿争微积分的发明权,结果导致牛顿的往后的生活中,除了做点研究之外,就是写一些抨击莱布尼茨的文章。

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而胡克与牛顿的矛盾,直接导致了在他去世之后,名声一直被打压着。

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荷兰商人安东尼·列文虎克

安东尼·列文虎克,年幼时只不过是一名杂货铺的学徒。但是,在杂货铺的隔壁有一家眼镜店。当年只有十几岁的列文虎克,第一次看到那些亮晶晶的光镜时,仿佛丢了神。

凭借着浓厚的兴趣,他孜孜不倦地扑在了打磨光镜的技术学习上。终于,辛勤付出有了成果,列文虎克当年的光镜打磨技术远远领先于欧洲其他地方。

在当时那种情况下,他居然就能造出放大300倍的光镜了。而在此之前,人们是连想都不敢想的。

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安东尼·列文虎克

显然,列文虎克并没有多少关于伽利略等人的光镜知识。他只是一位学徒,后来成为了一名商人。于是,他制造的显微镜,和此前人制造的显微镜有一点不同。

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列文虎克发明的显微镜

稍微不注意的人,还以为这只是块“铁板”而已。实际上,这是当时最先进的显微镜——列文虎克显微镜!

这款设备看起来虽然简陋,但是,该有的功能都有。

原理:人们要使用它时(下图),只需将被观察物放置在靠近光镜的固定位,旋转升降架的旋钮,将样品固定在合适的位置。最后,通过旋转对焦旋钮聚焦,以便清楚的观察到物体。

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列文虎克显微镜的结构名称

当年,列文虎克就是用这款设备,接着灯光,眯着眼一点一点地观察。最终,他描绘了很多当时人们未能观察到的“微观世界”。比如,他重新发现了红细胞等,使得大众见识到一个全新的世界。

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列文虎克的工作场景

正是他的杰出工作,这位商人科学家,人们才真正开始关注到这些“曾经并不存在”的微观世界。

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科勒与现代光学显微镜

虽然列文虎克的显微镜“很先进”,他的光镜放大倍数很可观,但是,当时的光线照明系统却很糟糕。透过光镜观察事物,是一件辛苦活。不仅光线昏暗,而且总得眯着眼看,让人抓狂!

直到200多年后,德国科学家奥古斯特·科勒(August Köhler),在前人的基础上,改进了显微镜的照明系统。

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奥古斯特·科勒(August Köhler)

比如1914年的一款显微镜样式,我们就已经看到光学显微镜的基本构造已经确定下来了。

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1914年发明的一款光学显微镜

以后虽然光镜的打磨技术还在不断精进,但是,最主要的改进主要还是在光镜的照明系统。最终在1955年在科学家Frits Zernike等人的努力下,最终出现了现代意义上的光学显微镜。

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现代光镜的照明系统的得益于科勒等人的杰出工作

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更先进的电子显微镜

虽然,相较于几百年前,人类在光学显微镜上的成就已经非常卓著。但是,光学显微镜有着它的极限,目前光学显微镜的分辨率为0.2μm(微米)。这严重限制了我们进一步地去观察更细微的结构。

于是,从上世纪处,科学家们就在构思如何发展分辨率更高的显微镜。终于,人们在光学显微镜的基础上,借助电子衍射等技术,发明了透视电子显微镜技术。该技术将其精度提高1000倍,分辨率达到了2nm(纳米)

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透视电子显微镜发明人:德国科学家厄恩斯特·卢斯卡(Ernst Ruska)

1931年,德国科学家厄恩斯特·卢斯卡(Ernst Ruska)等,发明了透视电子显微镜。下图是1933年的卢斯克等人的电子显微镜成品。

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Ernst Ruska等人发明的透视电子显微镜

该电子显微镜之所以叫做“透视”显微镜,是因为该电子显微镜是借助电子束穿透样品后,形成一个影像,再将该影像通过光学显微镜放大得到结果。

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普通光镜和电子显微镜的放大原理对照图

原理:在光学显微镜中,人们需要依靠一个外来的光源透过样品,最终将该像经过层层放大,最终得到我们所要的图像。而在透视电子显微镜中,它的光源由电子枪放射的电子束所取代,该电子束在电极处释放,透过极其薄的样本,形成影像,最后在光学镜的帮助下,得到图像。

电子显微镜的光路与光学显微镜相仿,可以直接获得一个样本的投影。通过改变物镜的透镜系统人们可以直接放大物镜的焦点的像。由此人们可以获得电子衍射像。

使用这个像可以分析样本的晶体结构。在这种电子显微镜中,图像细节的对比度是由样品的原子对电子束的散射形成的。由于电子需要穿过样本,因此样本必须非常薄。组成样本的原子的原子量、加速电子的电压和所希望获得的分辨率决定样本的厚度。样本的厚度可以从数纳米到数微米不等。

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透视电子显微镜下的细胞构造

原子量越高、电压越低,样本就必须越薄。样品较薄或密度较低的部分,电子束散射较少,这样就有较多的电子通过物镜光栏,参与成像,在图像中显得较亮。

反之,样品中较厚或较密的部分,在图像中则显得较暗。如果样品太厚或过密,则像的对比度就会恶化,甚至会因吸收电子束的能量而被损伤或破坏。

透射电镜的分辨率为纳米级别,放大倍数为几万~几十万倍。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,必须制备更薄的超薄切片(通常为50~100nm)。

虽然,现在已经有更加先进的电子显微镜,但是,厄恩斯特·卢斯卡的工作毋庸置疑!于是,卢斯卡获得了1986年的诺贝尔物理学奖!

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总结

一路走来,每台设备都承载着人类对“全新的“”微观“的世界,充满着好奇和探知。从伽利略时代开始,到现代第一台电子显微镜诞生,这个过程具有只有区区的几百年时光。

这是一个科技大发展的时代,每一种重大科学技术的发展和诞生,都是人类开启“新门窗”的新纪元!我们要致敬那些历史上的伟大人物,同时,一往无前地奔向新的探索之中!

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日本肯高电子显微镜,带你通往未知世界,看熟悉的事物竟如此陌生

做父母的一定都深有体会,在孩子的玩耍和学习之间,好像有着一条无法跨越的鸿沟。

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出于感性,总希望孩子成长的更开心更快乐,多一些玩耍的时间,

可是在理性上,看着现在社会竞争压力越来越大,节奏越来越快,不由得被卷进竞争的漩涡,总觉得让孩子学多少都不算多。真是鱼和熊掌不可兼得!

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其实也未必,换个角度想,谁说玩耍中不能学习呢?不是有个词叫寓教于乐吗?

其实为孩子找对玩耍的方向,在玩乐的过程中同样能够收获知识,同时还能开发他们对未知世界的好奇心,从而有更大的动力去学习!

当然,这就需要做父母的有一双指引方向的慧眼了。

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最近,日本肯高推出了一款便携式显微镜,不知道家长们有没有留意,用它作为孩子们在玩乐中学习的小道具,再合适不过了。

我们大人们都知道,显微镜是学生时代生物课上一定会用到的一种仪器,没想到现在科技发展的连显微镜都可以作为玩具随身使用了,大写的厉害~

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整个机身重量仅有32克左右,可放大60-120倍,一只手就能轻松握住,放在口袋里随身携带也毫无压力。口袋里放个显微镜,你们想象一下,是不是比放个小汽车、变形金刚啥的高级多了!

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它的整体构造是这样的:

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上端的全光学玻璃目镜,就像我们平常使用的望远镜一样,能够让观看的物体成像清晰锐利。

目镜连接着变倍环,在观察的时候轻轻转动,就能放大或缩小所观察的景象;

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下方搭配了聚焦环,采用阻尼防滑设计,让孩子们操控起来更加顺手,并且对焦精准顺畅,用于调整影像的清晰度。

最下方的镜头附近有一个LED灯,作为辅助光源,即使在黑暗的环境下也不妨碍观察效果,可以说全天候都能随心使用咯。平时使用只要搭配一节7号电池就OK!

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接下来就是见证奇迹的时刻了!

家里面的洋葱表皮、白菜叶表面什么的,都能观察得一清二楚,当你的孩子“哇”的一声惊呼的时候,恭喜你,从此他就开始了在家中的地毯式搜索,遇见什么都想用显微镜观察一下……

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▲花朵里的花蕊

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▲几粒沙子

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▲一片树叶

当孩子开始不满足于家里的探索,就意味着可以带他出门走走了。

公园里花朵的花蕊,草丛中蚂蚁、毛毛虫的躯干,地上的土壤啊沙子啊,一个也不放过!一通下来不禁感叹,原来显微镜下的一切都变了样,简直太神奇了!

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久而久之,孩子对世界的面貌也有了全新的理解,同时更引发了他们更深层次的思考:世界到底是由什么构成的呢?我们用肉眼看不到的东西,又对我们的每天的生活有着怎样的影响呢?

一系列的小问题便接踵而至,让他们主动学着揭开这个世界的神秘面纱,从而也开始对大自然万物产生强烈的兴趣,最终成功激发了他们学习的动力!

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相比之下,iPad上面机械死板的小游戏,也就失去了往日的吸引力,从坐在家中沉迷电子屏幕,到走出家门探索大自然,孩子们的身体和心灵,也都得到了更加健康的发育。

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可以说,一只小小的便携显微镜,成为了孩子们通往新大陆的任意门,也让孩子们因此而爱上科学,没准偶然一次的探索发现,就成就了下一个达尔文呢?

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李永乐老师全力推荐的“显微镜”,让孩子放下手机,随时看世界

几乎所有人在小的时候,都会对身边的事物感到好奇。特别是在上初中学习了生物课,第一次用显微镜观察了洋葱表皮细胞的时候,那种感觉真的是太震撼了。

原来,在我们肉眼无法观测到世界里,竟然是如此神奇的一番景象!

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记得当时学校有很多显微镜,但是实际操作的时候还是两人一组共同使用一台显微镜,很多同学都抢着去使用显微镜。我们除了会观察学校要求的实验对象,还会偷偷观察一些其他的自己准备的小东西,像沙子,蚂蚁,昆虫翅膀等等。

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当沙子变成巨石,蚂蚁变成巨兽的时候,同学们纷纷发出阵阵惊叹,原来微观的世界可以这么美,学校里也刮起了一股探索微观世界的热潮。

但是很无奈,显微镜不能一直使用,这股浪潮也随着学习进程而逐渐消退。

很多同学都打趣的说:世界上从此少了一个未来的达尔文……

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这种限制,从某种程度上来说是来自于器材条件的限制,动辄几千上万的价格,不是每个家庭都愿意去为了孩子一个临时起意的兴趣就去买单的。

我们都会这么认为,小孩子嘛,注意力保持的时间普遍都比较短,一般都是兴趣来了,做什么都干劲十足,兴趣过去了转头也就放下了。

美国著名物理学家、诺贝尔奖得主费曼说:“从某种意义上说,我是上瘾了——就像一个人在孩童时尝到什么甜头,就一直念念不忘。我就像个小孩,一直在探索那种奇妙的感受。

很多从事教育工作的人都曾表示,培养孩子的兴趣是促进孩子学习的重要手段之一。

为此,日本肯高公司推出了一款价格便宜到冰点,方便携带的迷你显微镜。

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这款迷你显微镜,拿在手上还没有手掌大,但却可以放大120倍,随拿随用,简单方便。

当孩子在发现什么有趣的东西的时候,可以随时拿出来对其进行探索,了解微观世界的奥秘。

北京人大附中的著名物理教师、物理竞赛教练——李永乐老师,北京大学物理与经济双学士学位,清华大学电子工程系硕士研究生。毕业后一直从事教育工作,非常着重对学生兴趣的培养,讲课幽默风趣,很受学生们喜爱。

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李永乐老师把自己讲课的一些视频发到了视频网站上,现在已经收获了几百万的粉丝。而且李永乐最近也是在极力推荐这款显微镜,学生们使用后都表示很喜欢,效果很好。

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它是一款mini显微镜,不含电池重量只有30g左右,拿在手上,还不及手掌大~黑白配色的外观非常漂亮,简洁大方,像一个可以放在口袋里的小玩具。

而且这款显微镜还自带LED光源,不分白天黑夜,只要孩子感兴趣,都可以拿来观察一番,很能激发孩子探索世界的欲望。

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除了结构简单,这款显微镜的操作也很简单,只需要简单的3步:

首先,在里面放置一节7号电池。

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先在观察物上放置显微镜,打开LED灯,从目镜观察。

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然后转动变倍环,调整至清楚的倍率。

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最后转动对焦环转,直至画面清晰,观察结束后,将LED灯关掉就行了。

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除了可以用眼观察,还可以用手机对准目镜拍摄视频或者照片,记录美好瞬间,发朋友圈秀一番

现在这款便携显微镜的价格只有128元,和李永乐老师推荐的价格一模一样。128元或许还不够家长出去吃一顿饭的钱,但是却可以给孩子一把通往微观世界的钥匙,给孩子培养科学探索的兴趣。

现在点击下方购物卡就可以下单购买了。

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日本肯高便携式显微镜(适合6至15岁)
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日本巴掌大的显微镜!120倍能看见细胞,让孩子放下手机游戏

说到显微镜的“鼻祖”,你大概怎么也想不到,他是一个荷兰布坊的杂工。

而这位时代的科学巨人,就叫做安东尼.范.列文虎克,从16岁开始对显微镜不断探索研究。

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起初他用一个金属支架和一个小圆筒,把两块磨制好的镜片装置好,这才让显微镜开始被认知。

而自此以后,人们就开始在它的努力之下,不断地改进,观察自己想看的东西。

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也正因这一法宝的问世,才让肉纤维、皮屑等结构开始被重新认识并运用。

并让巴斯德发现,微生物是疾病的源头,找到疫苗的生产办法,让鼠疫、疟疾等疾病被攻破!

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其实,抛开医学本身来说,现在的显微镜,更像孩子对科学认知的入门武器。

有了显微镜,就打开了世界的另一个大门,观察就是科学的第一步。

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每当这时,妈妈们都会考虑为孩子,选一款能够满足他们好奇心,并且小巧轻便的显微镜。

而一家拥有60年历史的,专业生产照相器材的老牌公司Kenko,就做到了!

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要知道,Kenko它家的单反滤镜在业界那可是相当知名,集团产品超过1万5千种,获得百种光学领域专利的一个专业光学品牌。

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无论是植物、昆虫、小动物,还是各种纤维织物、沙石金属,甚至细菌和细胞,都可以观察得一清二楚。

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巴掌大小的显微镜,轻巧便携,大概两只唇膏的体积,却能呈现60-120倍的高清成像!

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轻到只有30g,还不到一个鸡蛋的重量,就算是3岁的孩子使用也不会有任何负担。

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并且孩子什么时候想看,直接拿出来就能看了,也不需要去做切片染色什么的,操作简单又方便!

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轻轻转动下面的对焦环,变焦环在目镜上部,对焦环在下部,调整到清楚的倍率就可以了。

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关键是相比普通显微镜,它还可以手动对焦。会看的更加精细。

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随手把它放进小袋子里,就能和孩子一起去体验“户外探险”的欢乐了。

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每次带出去,身边的孩子们看到,分分钟就被吸引,拿着它各种观察和探索,完全停不下来!

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在玩耍中培养孩子的观察学习能力,他们看到的这稀奇古怪又充满乐趣的画面,定会兴致满满。

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▲路边的小花

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▲松树的针叶

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▲记忆中最熟悉的洋葱切片

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▲落在地面的苍蝇腿

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▲家里陈年棉花里的一根茎

而且无论白天黑夜都可以使用,漆黑的夜晚,还可以用来照明。

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它的操作也非常简单,孩子玩一遍就掌握,只需要一颗7号电池,就能开启探索旅程。

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在想要观察的物体上放置显微镜,打开LED灯。

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然后轻轻的,转动下面的对焦环,调整到清楚的倍率就可以了。

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当然,除了用眼观察,我们还可以用手机对准目镜拍摄照片或视频,记录美好瞬间。

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性价比这么高,还不到一般专业显微镜的零头。

满足孩子好奇心,同时培养他们探索的乐趣,放下手机游戏,实在超值。

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一沙一世界, 一花一天堂,每个孩子都是科学家,他们的身上,有无限的潜能,值得你去发掘!

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肯高KENKO儿童显微镜(适合6岁以上)
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「前沿技术」液相透射电子显微镜

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受美国陆军研究署资助,西北大学和田纳西大学的研究人员共同设计了一种液相透射电子显微镜,实现了高分辨率动态跟踪金属有机纳米管的生长过程。

「前沿技术」液相透射电子显微镜

图 动态跟踪金属有机纳米管的生长过程

绝大多数金属有机框架材料是三维或二维互连固体,可用于气体存储、多相催化等。金属有机纳米管是一维金属有机框架材料,其结构与碳纳米管类似,但对其生长过程的研究仅为静态观察。研究人员通过在两片氮化硅薄膜之间注入200 nm厚的金属盐和有机配体,构成液相透射电子显微镜芯片,将其置于普通透射电子显微镜中,组成液相透射电子显微镜。加热芯片中的金属盐和有机配体,生成有机金属纳米管(L1)Cu2Br2,在该过程中通过液相透射电子显微镜中的电子束照射金属盐和有机配体,获取投射图以分析有机金属纳米管的生长。研究发现:有机金属纳米管的最小尺寸为长300 nm、直径70 nm,最大尺寸为长4 μm、直径600 nm。液相透射电子显微镜可动态观察有机金属纳米管的生长过程,且不影响其成核和长大。

这项研究为分析和控制金属有机纳米管的生长提供了可靠手段,将促进新型金属有机框架材料的制备。

(蓝海星)

1

高通量纳米天线

2

原子级精度可控折叠石墨烯纳米结构

3

记录细胞内信号的U形纳米晶体管探针

4

光角动量纳米传感器

5

激光驱动的航天器纳米光帆

「前沿技术」液相透射电子显微镜

欢迎转载,转载请注明出处。

「前沿技术」液相透射电子显微镜

手机1秒变显微镜!400倍放大,化身“蚁人”玩转微观世界!

记得在漫威电影《蚁人》里

男猪脚只要穿上那套黑科技制服

按下开关,“咻”的一声就缩到蚂蚁大小

并操控蚂蚁、昆虫和自己并肩作战!!

简直不要太酷!

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“蚁人”进入微观世界

就像正常人去了外浩瀚的太空一样,芥子须弥

平时再不起眼的小物件充满了大量惊人的细节

甚至肉眼难以看见一个小角落

都能形成一方小宇宙

这里光怪陆离,无奇不有

让人对不禁对所谓的微观世界充满好奇

手机1秒变显微镜!400倍放大,化身“蚁人”玩转微观世界!

在《蚁人2》中,Peanut对爸爸说

“要是可以真的变成蚂蚁那么小就好了!”

好在,我们可以把世界放大呀

比如,借助一台显微镜~

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一个头上3根呆毛的大眼生物

正在津津有味地吃着东西~

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这是一束激光在肥皂泡中探索的样子

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原生动物天蓝喇叭虫(左)和钟形虫(右)

正在玩耍!?

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然而作为一名好奇宝宝

平时经常突发奇想想观察点什么

难道要随时扛上一台实验室里的笨重显微镜?

似乎太过于大费周章了,对吧?

其实,用手机就可以看到/拍到了!

如果你有TipScope小贴显微镜的话

专门为手机设计的显微镜

TipScope显微镜

TipScope显微镜是由华中科技大学8位初创人员成立的一家,专注于光学成像,和光机电一体化产品研发商肯维捷斯,自主研发。

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别看这么个小东西,它可是一款全球放大倍数最高的手机外设,最大放大倍数可达400倍!

可贴在手机上,即贴即用,安卓苹果通用!绝对可以满足你对周边微观世界的探索欲!

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Tipscope的外壳采用的是耐用轻便的pc材质,镜头部分主要由平场消色差微型物镜Light guide 光导构成。

背面带有不干贴,方便固定到手机镜头上,而且这也是可以多次使用的

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值得一提的是,由于配备有 Light guide 光导组件,所以只需打开手机的闪光灯后,即可用作照明使用。就算在昏暗的空间,也无需借助其他外设!

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在一般情况下,专业级显微镜分辨率为200纳米,而 TipScope 与专业显微镜在10倍物镜下的效果则完全一致。

左为专业显微镜显示细胞效果

右为 TipScope 显示细胞效果

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且其放大倍率在20—400倍,不仅能像放大图片一样放大任何部位,更可清晰看到从人体到植物纤维等内部构造!

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于是,蠢蠢欲动的小二嘿,先替大家玩一下!

使用时非常简单,只需将带有背胶(可多次反复胶粘的纳米贴)的 Tipscope 对准手机镜头表面,按压使手机和Tipscope 贴实即可~

再在手机上下载Tipscope配套的APP(ISO/ANDROID双客户端),就可以开启我们的微观世界探索之旅了!!

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首先当然是无所不能的钱啦!!平时一直揣在兜里的钱,没想到还有这么美妙的色彩和纹路,真的很有意思哦~~~有了它,你还可以验钞票真伪了哦!!

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调节焦距

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放大缩小

还有我们的手掌,没想到刚洗完的手还有那那么脏,手掌上残留的小纤维小灰尘都被TipScope 轻松揪了出来!!

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TipScope还会随机附送两片标本哦,小二嘿拿到的是松叶横片和洋葱鳞片叶表皮装片~

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只有1mm²左右大小的松叶横片用肉眼看只是一个小黑点,不起眼到几乎可以忽略不计。

用TipScope一看,才发现它美到像一件扎染的艺术品,鬼斧神工的花纹清晰可见!

松叶横片

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洋葱鳞片叶表皮细胞饱满均匀排布,细胞壁、细胞核、液泡……一览无余,吃了这么久洋葱,今天算头一次认真地观察它~

洋葱鳞片叶表皮细胞

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水珠

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米象(米虫)

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织物

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Tipscope 重量仅为3克与仅为5毫米的体型,让随身携带更方便,随时随地将探索微观世界进行到底!

随手拍个照片、视频,除了自high外,发个朋友圈装装逼也完全不在话下~

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除了满足大人们的玩乐需求,有宝宝的盆友还可以和他一起用Tipscope探索未知的奇妙,既有趣还能激发孩纸的好奇心和求知欲!

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只需将它往手机上一贴,即可让手机秒变一台显微镜,拉低探索微观世界的门槛,让更多人领略到微观世界的奇妙!!

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完美解决了操作台式显微镜的使用繁琐和操作不便的bug,只有你想不到的,没有TipScope观察不到的!

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罗丹说:"世界上并不缺少美,只缺少一双发现美的眼睛。

"其实生活中有很多美好的小事物,我们需要借助一些有必要的小工具才能够"看到"。TipScope手机显微镜也许是你不错的选择~

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