自从1957年科学家弄清楚了肌红蛋白的分子结构后，x射线晶体学就成为人们鉴定生物学结构的手段，科学家就是利用这种生物技术分析了上万种蛋白、核酸及其它分子结构的。但是这种技术仅仅适用于大的高质量晶体物质。近期，一个各国科学家组成的国际小组首次利用直线性连续加速器光源（LCLS）展现了病毒颗粒的3D结构，而这种技术不再局限于晶体，它是通过集合多种单个病毒的衍射影像模式呈像的。

掌握单个分子结构对整个生物学的发展具有深远意义，因为目前为止许多重要的分子不具有结晶结构。许多蛋白与生物膜相互联系，生物膜在免疫应答和细胞离子通道及受体中起重要作用，而人类基因的20%至30%都用来编码生物膜。

科学家们研究了拟菌病毒，这种病毒是从在水中生长的变形虫体内分离出来的，变形虫可以导致人类肺炎。科研人员将单粒子病毒在LCLS下曝光，使它们呈现出了200种单粒子病毒的衍射影像。由于光源下病毒粒子的方位未知，研究小组利用最新研究的方法来优化这一结果，他们通过分析衍射方式及瞬间捕捉到的每个病毒粒子的相对位置来进行其3D结构的最终确认。

这一技术为研究非晶体的生物分子结构迈进了一步，说明我们可以通过收集上百种单粒子样品的衍射影像数据进行分析，然后弄清楚粒子的3D结构。不过，在分析生物分子如蛋白质的结构前，需要对这项技术的空间分辨率进行更进一步的改进。目前，这种技术已经能够让我们看到重要病原体的3D图，如病毒HIV 、流感病毒和孢疹病毒等。