Wprowadzenie do obserwacji struktur molekularnych za pomocą mikroskopów optycznych
Strukturę molekularną można obserwować za pomocą mikroskopu elektronowego, którego powiększenie sięga obecnie 15 milionów razy.
W latach 70. XX wieku popularnym typem mikroskopu elektronowego była transmisyjna mikroskopia elektronowa o rozdzielczości około 0,3 nanometra, podczas gdy rozdzielczość ludzka wynosiła około 0,1 milimetra, co było początkowym stanem rozwoju mikroskopii elektronowej.
W 1931 roku niemiecki naukowiec zmodyfikował oscyloskop-wysokonapięciowy, łącząc źródło elektronów z wyładowaniem z zimną katodą i soczewkę zawierającą trzy elektrony. Po modyfikacji stwierdził, że oscyloskop może kilkukrotnie powiększać obiekty. W ten sposób wynalazł transmisyjny mikroskop elektronowy, a wynalezienie oscyloskopu-wysokonapięciowego potwierdziło dla świata powiększającą funkcję mikroskopu elektronowego.
Na początku XX wieku amerykańscy naukowcy dokonali nowych przełomów w badaniach rozdzielczości mikroskopów elektronowych, które szybko osiągnęły nowoczesny poziom. W tym czasie mikroskopy elektronowe również doświadczyły szybkiego rozwoju w Chinach.
Obecnie powiększenie mikroskopów elektronowych może sięgać 15 milionów razy, podczas gdy powiększenie mikroskopów optycznych wynosi tylko 2000 razy. Taka jest również różnica między mikroskopami elektronowymi a mikroskopami optycznymi. Dlatego możemy bezpośrednio obserwować warunki atomowe w metalach i uporządkowane rozmieszczenie atomów w półprzewodnikach za pomocą mikroskopów elektronowych.
Rozdzielczość mikroskopów elektronowych jest nadal znacznie lepsza od rozdzielczości mikroskopów optycznych. Duże powiększenie mikroskopów optycznych wynosi około 2000 razy, podczas gdy nowoczesne mikroskopy elektronowe mają powiększenie ponad 3 miliony razy. Dlatego za pomocą mikroskopów elektronowych można bezpośrednio obserwować starannie ułożoną sieć atomową niektórych atomów i kryształów metali ciężkich (należy pamiętać, że można zobaczyć tylko układ, a struktura atomowa i poziom molekularny nie są wyraźnie widoczne pod mikroskopem elektronowym. Pod mikroskopem można zobaczyć kształt kryształu cząsteczek o różnych konfiguracjach).
Obecnie mikroskopy w zasadzie nie są w stanie wyraźnie widzieć cząsteczek, nie dlatego, że powiększenie jest niewystarczające, ale dlatego, że nie można osiągnąć rozdzielczości mikroskopów optycznych. Obecna STORM o wysokiej rozdzielczości wynosi około 20 nm, co oznacza, że dwa punkty oddzielone od siebie o więcej niż 20 nanometrów są wyraźnie widoczne, podczas gdy te poniżej 20 nanometrów wyglądają jak gromada.
