การสังเกตโครงสร้างโมเลกุลเบื้องต้นด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
โครงสร้างโมเลกุลสามารถสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งปัจจุบันมีกำลังขยายสูงถึง 15 ล้านเท่า
ในคริสต์ทศวรรษ 1970 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเป็นกล้องจุลทรรศน์ชนิดยอดนิยมที่มีความละเอียดประมาณ 0.3 นาโนเมตร ในขณะที่ความละเอียดของมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 0.1 มิลลิเมตร ซึ่งเป็นสถานะเริ่มต้นของการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ในปี 1931 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้ดัดแปลงออสซิลโลสโคปแรงดันสูง-โดยการรวมแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนแบบแคโทดเย็นเข้ากับเลนส์ที่มีอิเล็กตรอนสามตัว หลังจากการดัดแปลง เขาพบว่าออสซิลโลสโคปสามารถขยายวัตถุได้หลายครั้ง ดังนั้น เขาจึงคิดค้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และการประดิษฐ์ออสซิลโลสโคปแรงดันสูง-ได้ยืนยันฟังก์ชันการขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไปทั่วโลก
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการศึกษาความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งไปถึงระดับสมัยใหม่อย่างรวดเร็ว ในเวลานี้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนยังมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในประเทศจีน
ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีกำลังขยายถึง 15 ล้านเท่า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีกำลังขยายเพียง 2,000 เท่า นี่คือความแตกต่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ดังนั้นเราจึงสามารถสังเกตสภาวะอะตอมในโลหะและการจัดเรียงอะตอมในเซมิคอนดักเตอร์ได้โดยตรงผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนยังคงเหนือกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมาก กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีกำลังขยายสูงประมาณ 2,000 เท่า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่มีกำลังขยายมากกว่า 3 ล้านเท่า ดังนั้นด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จึงเป็นไปได้ที่จะสังเกตโครงตาข่ายอะตอมที่จัดเรียงอย่างประณีตของอะตอมและคริสตัลของโลหะหนักบางชนิดได้โดยตรง (โปรดทราบว่าสามารถมองเห็นได้เฉพาะการจัดเรียงเท่านั้น และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไม่สามารถมองเห็นโครงสร้างอะตอมและระดับโมเลกุลได้ชัดเจน สิ่งที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์คือรูปร่างผลึกของโมเลกุลที่มีการกำหนดค่าต่างกัน)
ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์โดยทั่วไปไม่สามารถมองเห็นโมเลกุลได้ชัดเจน ไม่ใช่เพราะกำลังขยายไม่เพียงพอ แต่เนื่องจากความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงไม่สามารถทำได้ STORM ที่มีความละเอียดสูงในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 20 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าสามารถเห็นจุดสองจุดที่คั่นด้วยขนาดมากกว่า 20 นาโนเมตรได้อย่างชัดเจน ในขณะที่จุดที่มีขนาดต่ำกว่า 20 นาโนเมตรจะปรากฏเป็นกลุ่มก้อน
