Von 1991 bis 1993 arbeitete Hell im Heidelberger Hauptlabor des European Molecular Biology Laboratory.[6] Es gelang ihm hier, das Prinzip der 4Pi-Mikroskopie praktisch zu demonstrieren und die Tiefenauflösung wesentlich zu verbessern.
Hell war anschließend ab 1993 als Gruppenleiter an der Universität Turku in Finnland angestellt, und zwar in der Abteilung für Medizinische Physik,[5] wo er das Prinzip der STED-Mikroskopie (STED: Stimulated Emission Depletion) entwickelte.[7] Parallel dazu verbrachte er 1993 bis 1994 insgesamt sechs Monate an der Universität Oxford als Gastwissenschaftler im Bereich Ingenieurwissenschaften.[5] Seine Habilitation für Physik erfolgte 1996 wiederum in Heidelberg. Im darauf folgenden Jahr wurde er Leiter einer Nachwuchsgruppe am GöttingerMax-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, die im Bereich optische Mikroskopie forschte.[6] Um das Jahr 2000 gelang es der Gruppe, die Theorien von Hell und Wichmann[8] experimentell zu bestätigen.[9][10]
Am 15. Oktober 2002 wurde Hell zum Direktor am Institut ernannt.[11] Neben seiner Tätigkeit in Göttingen wurde er 2003 als außerplanmäßiger Professor an die Universität Heidelberg berufen und außerdem Leiter der Abteilung „Hochauflösende Optische Mikroskopie“ am Deutschen Krebsforschungszentrum. 2004 ernannte ihn die Universität Göttingen zusätzlich zum Honorarprofessor für Experimentalphysik.
Mit der Erfindung und Entwicklung der STED-Mikroskopie und verwandter Mikroskopieverfahren gelang es Hell, zu zeigen, dass man die herkömmlich auf etwa eine halbe Lichtwellenlänge (~200 Nanometer) begrenzte Auflösung im Fluoreszenz-Lichtmikroskop überwinden kann. Er konnte erstmals experimentell nachweisen, dass das Auflösungsvermögen des Fluoreszenzmikroskops von der Beugung des Lichts (Diffraktion) entkoppelt und auf Bruchteile der Lichtwellenlänge (Nanometerbereich) gesteigert werden kann. Dies galt seit den Arbeiten von Ernst Abbe (1873) zur Beugungsbegrenzung des Auflösungsvermögens der Mikroskope bis dahin als undurchführbar. Für diese Leistung und ihre Bedeutung für andere Bereiche der Wissenschaft, wie den Lebenswissenschaften und der medizinischen Grundlagenforschung, erhielt er am 23. November 2006 den 10. Deutschen Zukunftspreis.[12] Seit 2013 ist er Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina.[13]
Hell ist Mitglied des Exzellenzclusters CellNetworks, seine Arbeitsgruppe forscht im BioQuant-Zentrum der Universität Heidelberg.
2017 wurde er zum Honorarprofessor mit korporationsrechtlicher Stellung an der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Heidelberg bestellt.[16] Seit 2022 ist Hell Aufsichtsratsmitglied der KWS Saat.[17]
Auszeichnungen (Auswahl)
2000: Preis der International Commission for Optics
Von der Mikroskopie zur Nanoskopie: Stefan W. Hell. In: Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft 2003, München 2003, ISBN 3-598-24930-6, Seite 79–80 (Artikel über Hell als neues Wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft).
Autobiography Stefan Hell. In: Jahrbuch der Heidelberger Akademie der Wissenschaften 2015, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-8253-6633-9, S. 20–32 (autobiographischer Vortrag Hells).
↑adz.ro, ADZ, Werner Kremm: Noch ein guter Tag für das Banat. Dem aus Sanktanna stammenden Stefan W. Hell wurde der Nobelpreis für Chemie zugesprochen.
↑adz.ro, ADZ, Banater Schwabe erhält Nobelpreis für Chemie
↑Stefan W. Hell, Jan Wichmann: Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy. In: Optics Letters. Band19, Nr.11, 1994, S.780–782, doi:10.1364/OL.19.000780.
↑Thomas. A. Klar, Stefan W. Hell: Subdiffraction resolution in far-field fluorescence microscopy. In: Optics Letters. Band24, Nr.14, 1999, S.954–956, doi:10.1364/OL.24.000954.