Humberto Fernández-Morán contribuyó de manera fundamental al avance y perfeccionamiento de la microscopía electrónica a través de sus aplicaciones en Medicina y Biología. Desarrolló la capacidad de trabajo mecánico, precisión y la confiabilidad de los modernos ultra micrótomos. Para poder observar estructuras sub celulares, tuvo que desarrollar la muy celebre cuchilla de diamante, instrumento que permitió el seccionado ultrafino de materiales biológicos (y hasta metálicos). La patente que protegió a su invento (US No 3.060.781), estuvo por muchos años vigente para el IVIC, vendiendo muchas cuchillas y dándole gran reconocimiento a la institución por la calidad de esos instrumentos, los cuales fueron siempre elaborado de acuerdo a las especificaciones originales de Fernández-Moran y en las mismas maquinas que él había diseñado e instalado. La cuchilla de diamante le valió en 1967 la medalla John Scott de la ciudad de Filadelfia; un honor concedido con anterioridad a Marie Curie, Alexander Flemming y John Salks. Fernández-Morán introdujo, por primera vez, el concepto de crioultramicrotomía en 1953 para materializarla en la técnica de crio-fijación ultrarrápida con helio liquido en 1960. A través de los años desarrollo el método de la substitución bajo congelamiento para microscopía electrónica lo que lo llevo a inventar el crío-microscopio electrónico. Con este nuevo instrumento mejoró, substancialmente, la resolución espacial al utilizar lentes superconductoras a muy bajas temperaturas, proceso que permitió una estabilidad impresionante a las imágenes producidas, acortando significativamente el tiempo de exposición de las muestras bajo análisis.
Para muchos de nosotros, su logro más importante, recién redescubierto hace apenas un lustro atrás, sin duda, fue combinar esos desarrollos con esos inventos y llevarlos al campo de la experimentación; logro así observar al nivel casi atómico la estructura de complejos sistemas biológicos (o inanimados) en estado hidratado y a muy bajas temperaturas, lo cual hasta ese entonces se consideraba como improbable. Tradicionalmente, al reducirse la temperatura a niveles muy bajos, las muestras en microscopia electrónica pierden su agua, por sublimación, lo cual inevitablemente distorsiona la imagen del objeto. Esta no es sino una indeseable consecuencia del alto vacío necesario para el transito del haz de electrones en busca de la máxima resolución espacial. La suma de estos procesos inventados y desarrollados por Fernández-Morán —conocidos hoy en día como crió-microscopia electrónica— está revolucionando hoy en día, la Biología Estructural, dándole un nuevo impulso al deseo de conocer, al mayor detalle posible, como somos y como funcionamos. Las contribuciones de Fernández-Morán en Biología y Medicina son múltiples y variadas. Para quienes estamos interesados en la estructura de células (y organismos) resalta la ultra estructura funcional de las membranas mitocondriales, develada por primera vez en 1964; las imágenes por él obtenidas fueron reproducidas de nuevo como homenaje a su genio, hace apenas un año, en la portada de la revista Molecular Biology of the Cell. En 1964, Fernández-Morán correlacionó hechos bioquímicos con imágenes de microscopía electrónica y definió una partícula submitocondrial, en la superficie de las membranas de las crestas mitocondriales, que estudios posteriores demostraron ser el locus o dominio de un complejo proteico (llamado F0). Este es el responsable del transporte de protones a través del sistema de membranas en esas crestas, comprendiendo su extremidad o “cabeza” la enzima (llamada F1) encargada de sintetizar el ATP, tarea que realizaba a partir de la energía liberada por el pase de los protones, siguiendo su gradiente electroquímico. Las célebres imágenes demostraron la asimetría en la localización de proteínas fundamentales, dando así, inicio, a investigaciones que, eventualmente, condujeron a postular la teoría quimiósmotica de síntesis de ATP y la dilucidación del proceso de metabolismo energético en células.