从16世纪的光学显微镜发明以来，20世纪初的电子显微镜突破了光学显微镜固有的衍射极限(大约 200 纳米)。其能够轻易分辨出单个原子，但对于亚原子尺度的世界，这个分辨率还远远不够。
2018年，康奈尔大学应用与工程物理系(AEP)教授 David Muller与物理教授Sol Gruner、Veit Elser合作，开发出了高成像分辨率的的电子显微镜像素阵列探测器(EMPAD)。
电子显微镜之所以能够获得远高于光学显微镜的分辨率，是因为其电子波长远小于可见光的波长，但是电子显微镜的透镜却没有这种相称的精度。更为遗憾的是，电子显微镜的分辨率很大程度上取决于透镜的数值孔径。
在传统相机中，数值孔径是“f 值”(光圈值)的倒数，所以“f 值”越小，分辨率会越高。一般而言，一台好相机的“f 值”大约稍小于 2，而电子显微镜的“f 值”大约在 100 左右。利用像差矫正器能将这个值降低到 40 左右，然而这远远不够。
电子显微镜的透镜存在一个固有的缺陷称为像差，多年以来科学家一直在研究各种各样的像差校正器，就像给显微镜配一副眼镜，希望能够消除这种像差。然而，像差校正器的作用始终有限。为了校正多重像差，必须使用一系列的校正单元，就像在眼镜上套眼镜再套眼镜一样，这就让整个仪器变的臃肿、笨拙。
电子显微镜分辨率的前世界纪录——亚埃级分辨率，其是在利用像差校正透镜以及 300 keV(30 万电子伏)超高电子束能量下获得的。原子键的长度大约在一到两个埃左右，所以亚埃级分辨率能够使科学家轻松的分辨单个原子的图像。
而利用 EMPAD 探测器，Muller 团队以单原子层厚度的单层二硫化钼为观测样本，在不使用像差校正器的情况下，获得了电子显微镜成像分辨率的最新世界纪录——0.39 埃，这一突破打破了从前的分辨率纪录。但由于技术原因，该机器只对几个原子厚的超薄样品起作用。
时隔三年，近日，康奈尔大学研究团队又研发了一种新的电子显微镜像素阵列检测器，其使用更精细的三维重建算法将他们2018年的记录提高了2倍。该显微镜分辨率十分精细，较为模糊的就是来自样品本身的原子的热抖动。从某种意义上来说，新的显微镜又创造了一个新的记录。
该显微镜解决了光束在样品研究中的多重散射问题，未来，有望为科学家们更精细化的事物研究开辟新的可能性。
