علم آشکارسازی مواد در مقیاس مولکولی ، شامل روش های نوین و فناوری های نوظهوری است که به مطالعه رفتار یک مولکول منفرد در میان سیستم پیچیده ای از مولکول ها می پردازد؛ به طوری که بررسی در لحظه ساختار،دینامیک و عملکرد مولکولی و همچنین درک ویژگی های فیزیکی و شیمیایی در مقیاس مولکولی بدون نیاز به میانگین گیری و روش های آنسامبلی را میسر می سازد . طیف سنجی و تصویربرداری فلوئورسانس یکی ازمرسوم ترین روش های اپتیکی است که در یک دهه اخیر، آشکارسازی مواد در مقیاس مولکولی را امکان پذیر ساخته است.
در این روش، مولکول های هدف مورد بررسی با رنگدانه های آلی، رنگ آمیزی و برچسب گذاری می شود وپس از برانگیختگی، این رنگدانه ها با طول موج مشخص، تابش فلوئورسانس حاصل به منظور آشکارسازی و مطالعه فرایندهای دینامیکی مولکول های هدف بررسی می شوند . با این حال، این روش نیز در آشکارسازی مواد درمقیاس مولکولی با محدودیت هایی روبه رو است. از جمله مهم ترین این چالش ها و محدودیت ها این است که امکان اتصال برچسب به همه انواع مولکول ها امکان پذیر نیست و همچنین خود برچسب گذاری و نشان دار کردن مولکول ها به منظور تشخیص و آشکارسازی، می تواند روی جنبش و حرکت مولکول ها تاثیرگذار باشد که این امر منجر به ایجاد اثرات ناخواسته و نامطلوب در مطالعه دینامیکی مولکول های هدف می شود.