Bisher stellte die Beugung des Lichts eine Grenze für bildgebende Verfahren an Molekülen dar. Das Licht "verwischt" und zwei Punkte, die dicht beeinander liegen, können nicht aufgelöst und getrennt wahrgenommen werden. 1995 schlug Eric Betzig von den NSOM Enterprises eine Methode vor, um die beugungsbedingte Einschränkung zu umgehen. Jedes Molekül einer festen Matrix befindet sich aufgrund zufälliger Spannungen und kleinerer Mängel in einer geringfügig unterschiedlichen strukturellen Umgebung. Jedes absorbiert daher Licht einer etwas anderen Wellenlänge. Diese Verschiebung ist im allgemeinen sehr gering. Bei niedrigen Temperaturen kann sie allerdings mit einem Laser, der Licht einer genau bestimmten Frequenz abgibt, einfach nachgewiesen werden. So lassen sich mit Hilfe der spektralen Selektion auch Moleküle, die normalerweise räumlich nicht getrennt werden können, leicht unterscheiden, erklärt Jürgen Köhler von der Leiden University.

Köhler und seine Kollegen von der Universiteit van Amsterdam demonstrierten das Verfahren an einer Probe aus Pentacen, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, der eingeschlossen in einem Wirtskristall aus p-Terphenyl vorlag. Pentacen fluoresziert stark, wenn es von Laserlicht angeregt wird. Indem die Wissenschaftler den Brennpunkt des Lasers in drei Dimensionen durch den Kristall bewegten und für jedes Molekül die Position des Fluoreszenzmaximums bestimmten, konnten sie den Ort des Pentacens mit einer Genauigkeit bestimmen, die wesentlich unterhalb des Beugungslimits lag (Chemical Physics Letter, Ausgabe vom 31. Juli).

Die Physiker aus Leiden und Amsterdam treiben die optische Mikroskopie an ihre Grenzen, erklärt Niek van Hulst von der University of Twente. Die Technik könnte neue Erkenntnisse über die Vorgänge im Inneren von Zellen ermöglichen. So ließen sich zum Beispiel Gene mit fluoreszierenden Molekülen markieren. Indem sie dann die genaue Position dieser Marker bestimmten, könnten Forscher herausfinden, wie etwa die DNA in den Chromosomen genau aufgewickelt ist.