Met een ‘gewone’ lichtmicroscoop kun je geen details onderscheiden kleiner dan de helft van de golflengte van het licht, de zogeheten diffractielimiet. Lang werd dan ook gedacht dat structuren kleiner dan circa 0,2 micrometer nooit onder een optische microscoop te zien zouden zijn. Door gebruik te maken van laserlicht en fluorescerende moleculen zijn de Nobelprijswinnaars van vandaag er echter in geslaagd om die limiet te omzeilen. Dit maakt het mogelijk om processen binnen levende cellen onder de microscoop te volgen, met grote gevolgen voor onder meer de medische wetenschap.

De techniek van de in Roemenië geboren Hell, stimulated emission depletion (STED), maakt gebruik van twee laserbundels, waarvan er een fluorescente moleculen doet oplichten, terwijl de andere alle fluorescentie uitschakelt buiten een gespecificeerd nano-volume. Door de locatie van dat zichtbare volume stap voor stap te verschuiven, kun je een beeld reconstrueren van bijvoorbeeld organellen (de ‘organen van de cel’) zoals mitochondriën (waarin energie wordt geproduceerd) of ribosomen (waarin DNA wordt afgelezen en eiwitten gevormd). Hell was in 2000 de eerste die dit voor elkaar kreeg.

De vinding van Betzig en Moerner is van nog recenter datum, namelijk 2006. Hun methode maakt gebruik van het feit dat individuele fluorescente moleculen die tegelijk oplichten, altijd verder bij elkaar vandaan zijn dan de genoemde diffractielimiet. Ook hier worden verschillende plaatjes gecombineerd om tot een gedetailleerde distributie van de moleculen te komen.

Met de hierboven beschreven technieken kunnen eiwitten worden gevolgd als ze door de cel bewegen, hetgeen bijvoorbeeld inzicht biedt in de oorzaak van ziektes zoals Alzheimer en Parkinson.