В монографии описывается научное направление «Диагностика макроскопических объемов твердотельных неупорядоченных сред с нанометровым пространственным разрешением по спектрам и флуоресцентным изображениям множества одиночных молекул-зондов», разработанное в рамках докторской диссертации автора. Рассматриваются возможности метода спектроскопии и флуоресцентной микроскопии одиночных молекул для исследования низкотемпературной динамики и локальной структуры неупорядоченных твердотельных сред; экспериментальные методы и теоретические подходы для описания экспериментальных данных. Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований динамики широкого круга олиго- и полимеров, органических стекол и поликристаллов при низких температурах (1,5–40 K). Показано, как данный подход может быть использован в прикладной области для нанодиагностики материалов со сложной микроструктурой. Монография может использоваться в качестве учебного пособия и рассчитана на студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области селективной лазерной спектроскопии сложных органических соединений и наноструктур. Монография подготовлена при поддержке Российского научного фонда (проект № 14-12-01415 «Статистические методы исследования люминесценции одиночных нанообъектов: фундаментальные аспекты и применение спектромикроскопии одиночных молекул и квантовых точек в материаловедении и нанотехнологиях»).