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Le moyen le plus courant d'observer des objets ultramicroscopiques est le microscope électronique, inventé en 1931. Quelques autres comprennent la ultramicroscope, qui observe objets plus petits que la longueur d'onde de la lumière par l'observation de leurs anneaux de diffraction contre un corps noir, et le microscope à effet tunnel, qui  utilise les effets quantiques à l'image des atomes individuels.
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Objets ultramicroscopiques, parfois appelés sous-microscopique ou nanoscopique, sont des objets trop petits pour être utilement observés avec un microscope classique. Il s'agit généralement d'objets plus petits que sur un micron, mais peut renvoyer à des bactéries aussi grandes que quelques microns de diamètre. Un micron ou micromètre, est un millionième de mètre, suivie par le nanomètre, qui est un milliardième de mètre.
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Lorsque le microscope électronique a commencé à être utilisé commercialement dans les années 1940, l'une de ses premières applications a été la caractérisation et la description des virus, qui ont été considérés comme relativement mystérieux jusqu'à ce moment. Une grande partie de la recherche de pointe ont eu lieu en Allemagne, au Canada et aux États-Unis. Il a été découvert que les virus, ainsi que la plupart des autres objets ultramicroscopiques, ne changent pas par rapport à leur environnement, ce qui est pensé pour les avoir empêchés de l'inclusion dans l'arbre de vie.
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Certaines longueurs et ultramicroscopiques objets comprennent:
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D'autres utilisations pour ultramicroscopes comprennent l'observation des particules de brouillard, et le suivi des ions dans les chambres à brouillard, et l'étude du mouvement brownien, qui était l'un des premiers sujets abordés par Einstein au début de sa carrière en physique.
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