Depuis sa naissance au XIIIe siècle, le microscope est au coeur de la progression des sciences.

Il s’agit tout d’abord de prolonger le regard à l’aide de lentilles qui permettent de diminuer la distance des yeux aux objets. C’est le naturaliste anglais Lord Bacon, qui mentionne le premier, en 1290 l’utilisation de lentilles plan-convexes pour corriger les défauts de l’oeil, ainsi que les principes optiques applicables au microscope. Dès lors, on utilise de fortes lentilles, appelées « microscopes simples », pour observer la nature. Les défauts du verre optique rendent le microscope composé, dans lequel un « oculaire » de visée double la lentille principale, moins performant qu’une lentille simple. Les premiers microscopes composés sont construits en 1590, par les Jansen (Hans, le père et Zacharias, son fils), fabricants de lunettes hollandais Robert Hookes perfectionne l’instrument et l’utilise, toujours pour des observations naturelles. Il le reproduit dans ses Micrographia.

La microscopie optique permet de découvrir les protozoaires des eaux marécageuses (100 microns), les spermatozoïdes et les cellules végétales (30 microns), les cellules du sang (20 microns), les levures (8 microns) et les bactéries (2 microns).
Elle se perfectionne avec des systèmes d’éclairage, de mise au point et de fabrication des verres. Cependant elle atteint sa limite théorique, le « critère de Raleigh » : la distance en deçà de laquelle aucune information ne peut être obtenue est de l’ordre de la longueur d’onde de la lumière utilisée ; cette limite est précisément la demi-longueur d’onde.
Celle de la lumière bleue étant de quelque 450 nm, il est impossible de voir des virus (de 300 nm à 20 nm) avec des appareils optiques courants.

Le seul moyen est donc de diminuer la longueur d’onde.
Les microscopistes se tournent donc, d’une part vers les rayons X et d’autres part, vers les électrons. En effet, la longueur d’onde des premiers est inférieure à 10 nm et celles qui sont associées aux électrons sont inversement proportionnelles à leur énergie. Or, il est possible de fournir aux électrons une énergie considérable en les accélérant.
Le premier microscope électronique est réalisé en Allemagne par Ernst Ruska en 1929. Il offre une résolution de 60 nm et vaudra à Ruska de devenir l’un des trois lauréat du prix Nobel de 1986.

Les deux autres lauréats de cette année, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer venaient juste d’inventer une tout autre catégorie d’instruments : le microscope à effet tunnel, mis au point dans les laboratoires d’IBM en 1983 et qui a vu le jour grâce aux progrès de l’électronique de contrôle (effet piézo-électrique) et de mesure des courants faibles (de l’ordre du nano ampère).
Entre temps, le microscope électronique se dotait d’un système de balayage qui permettait à Oatley de réaliser en 1950 des images, point par point de l’échantillon et non plus en une seule étape, images qui donnaient une impression de relief.