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美國國籍，生物物理學(xué)家。1972年1月生于中國江蘇。1991年獲得中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)士學(xué)位，1996年獲得美國加州大學(xué)伯克利分校博士學(xué)位。2012年當選為美國國家科學(xué)院院士，2013年當選為美國國家藝術(shù)與科學(xué)院院士。 

莊小威的主要研究領(lǐng)域是生物物理學(xué)。她在高分辨率光學(xué)成像、單分子熒光共振轉移等光子學(xué)方法及其應用方面的開(kāi)拓性貢獻，極大地推動(dòng)了生物醫學(xué)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展。她發(fā)表的論文他引超過(guò)12600次，最高單篇他引超過(guò)2000次。 

由阿貝確立的數百納米空間分辨率的光學(xué)衍射極限制約了對亞細胞器精細結構的研究。2006年，莊小威實(shí)驗室發(fā)明了基于單分子熒光檢測的超高分辨率成像方法，即隨機光學(xué)重構顯微術(shù) (STORM)，并應用該方法實(shí)現三維超高分辨率成像。基于光化學(xué)機制，她的實(shí)驗室合成了超亮的可光控的染料及具有最佳性能的熒光蛋白，將分辨率進(jìn)一步推進(jìn)到幾納米，比光學(xué)衍射極限高近兩個(gè)量級。在此基礎上也發(fā)展了活細胞快速三維高分辨熒光成像。這一系列技術(shù)發(fā)展使得熒光顯微技術(shù)進(jìn)入分子水平成像時(shí)代。全世界眾多實(shí)驗室采用了這些技術(shù)，而基于該技術(shù)的商用STORM顯微鏡已進(jìn)入包括中國在內的世界各地的影像平臺和實(shí)驗室中，大大促進(jìn)了生物醫學(xué)研究。 

莊小威不只是開(kāi)發(fā)超分辨影像方法的先驅?zhuān)瑫r(shí)也是應用這些方法的領(lǐng)軍者。她將STORM廣泛應用于從單細胞生命體到復雜的哺乳動(dòng)物的大腦，發(fā)現新的細胞結構，揭示全新的作用機理。例如她發(fā)現神經(jīng)元軸突的膜骨架有一種令人吃驚的規律的周期性結構；采用超高分辨率大容積成像繪制了神經(jīng)元突觸輸入區的圖譜，揭示該區域對方向選擇性的作用；揭示小鼠端粒蛋白質(zhì)TRF2在端粒環(huán)形成中的必要性；發(fā)現精子特有的鈣離子通道和其它有關(guān)鈣信號通路分子形成一種特殊結構，該結構對精子的超活化有重要意義。莊小威也是最早將單分子熒光共振轉移技術(shù)發(fā)展成探測生物分子結構動(dòng)力學(xué)的有效工具的研究者之一。她在RNA折疊方面的研究揭示了難以用常規實(shí)驗探測的單分子短暫折疊中間態(tài)和多種折疊通路，展示了RNA折疊具有非常崎嶇的能量面；最近她發(fā)明了一種高通量的單分子熒光原位雜交方法MERFISH，可以對單個(gè)細胞中天然狀態(tài)下的數千種RNA進(jìn)行成像和定量；她揭示了染色質(zhì)重塑復合物新的調控機理；她發(fā)明的單病毒跟蹤方法可研究單個(gè)病毒進(jìn)入細胞與細胞內吞機器的相互作用。這些系列工作均為生物學(xué)中原創(chuàng )性的工作，發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊。 

莊小威受聘為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)大師講席教授，擔任生命科學(xué)學(xué)院國際科學(xué)咨詢(xún)委員會(huì )成員。她努力推動(dòng)了合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室集成影像中心的建設，開(kāi)展合作研究。她連續數年來(lái)，為科大本科生和研究生授課，并聯(lián)合培養博士生。她也是北京大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)教授及生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì )成員和客座教授，幫助在該中心建立超高分辨率成像的實(shí)驗室，并共同指導研究生和博士后。 

莊小威在中國組織了多次高水平的學(xué)術(shù)會(huì )議。包括香山會(huì )議和兩次蘇州冷泉港亞洲會(huì )議，同時(shí)她也多次在國內多個(gè)大學(xué)和研究所演講，啟發(fā)了大量青年學(xué)子對科學(xué)研究的熱情。