光学显微镜的分辨率受衍射现象的限制，阻碍了对活细胞内部结构的观察,长期以来利用最好的光学工具能直接观察清楚的结构大约为200nm，然而参与重要的生命过程的细胞器大多小于200nm。比如突触囊泡,受体蛋白复合物和细胞骨架的组装单元等都为50nm左右，对它们结构和功能的理解需要更高分辨率的光学成像技术。近几年超高分辨率成像技术得到快速发展,其中分辨率最高、最具应用前景的是光敏定位显微成像系统(PALM)和随机光学重构显微成像系统((d)STORM)，其分辨率可达20nm。这种分辨率意味着现在可以在分子水平上观察细胞结构及在纳米尺度研究分子的运动过程，可以观察亚细胞结构精细的组装过程和生物分子共定位分析。光敏定位显微成像系统具有单分子探测能力，使得在分子水平研究蛋白质相互作用和蛋白复合物的构象成为可能。(d)STORM与PALM的原理相同，其区别是标记方法不同。 PALM利用光激活荧光蛋白(PAFP)标记目的蛋白分子，而STORM则是利用可反复激活的荧光探针对样品进行标记2006年以来，Science/Nature Methods/PNAS 等高水平杂志发表了数十篇利用这两种技术取得的研究成果,Nature Methods 杂志把高分辨率显微镜技术评为"method of the year 2008"。