超分辨光学成像是一类突破传统光学显微镜分辨率极限（约200纳米）的显微技术，主要通过受激发射损耗显微镜（STED）和光激活定位显微镜（PALM）实现。该技术利用可见光光学可视化样本，可在活体标本实验中实现30纳米量级的横向分辨率，相较于电子显微镜具有标记多分子靶标和样本准备便捷的优势。
STED技术由斯蒂芬·赫尔于1994年提出，通过共轴激发光与甜甜圈型损耗光压缩荧光区域实现超分辨成像；PALM技术由埃里克·白兹格在2006年研发，基于光激活荧光蛋白的单分子定位原理。2014年，赫尔、白兹格与威廉·莫尔纳因该技术获诺贝尔化学奖。
英国皇家工程院李琳院士团队研发的微球透镜技术（SMAL™）通过聚焦纳米射流和捕获隐失波，使普通光学显微镜实现50纳米分辨率，相关产品Nanoro M系列已商业化并应用于病毒观测和半导体检测。尼康公司于2021年与LIG Nanowise合作推出适配光学显微镜的超分辨物镜。 浙江大学教授冯建东团队与哈尔滨工业大学教授赵唯淞团队在国际期刊《自然》发表研究论文，提出了一种基于化学反应发光的超分辨成像方法，该方法摆脱了对外部光源的依赖，实现了活细胞多种细胞器的三维、高时空分辨成像，空间分辨率达100纳米，并大幅提升了连续成像时长。
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