Skannaava tunnelmamikroskooppi (STM) on innovatiivinen mikroskooppityyppi, joka sen sijaan, että käyttäisi heijastavaa valoa tavanomaisten optisten mikroskooppien tavoin, käyttää pinnan kuvaamiseen näytteen ja anturin kärjen välistä kvanttitunnelointia. STM: llä saavutetut resoluutiot voivat olla jopa 0.1 nm: n sivutarkkuutta ja 0.01 nm: n syvyysresoluutiota. Tämä on muutaman kerran korkeampi kuin parhailla elektronimikroskoopeilla saavutettavissa olevat resoluutiot.
STM voi toimia monissa ympäristöissä: erittäin korkean tyhjiön lisäksi se toimii myös ympäristössä, jossa on vettä, ilmaa jne. Tämä tekee mikroskoopista erittäin joustavan. Pinnan on kuitenkin oltava erittäin puhdas ja STM -kärjen erittäin terävä, mikä aiheuttaa käytännön haasteita kuvantamisessa. STM: n ovat kehittäneet Gerd Binnig ja Heinrich Rohrer vuonna 1981. Vuonna 1986 he saivat Nobelin fysiikan palkinnon työstään STM: ien parissa.
STM -kärki on niin terävä, että se koostuu vain yhdestä atomista. Kun kärki on “tylsä” ja koostuu kahdesta atomista yhden sijasta, tämä johtaa epätarkempiin kuviin. Riittävän terävien kärkien luomisen haaste on saanut tutkijat tutkimaan hiilinanoputkien käyttöä STM -kärkeinä, koska ne ovat erittäin jäykkiä ja helppoja valmistaa. Kärkeä kutsutaan joskus “kynäksi”, ja platina-iridiumyhdistelmä on yksi yleisimmin käytetyistä kärkimateriaaleista.
Kuten monet muutkin mikroskoopit, edistynyttä tärinänvaimennusta tarvitaan usein hyödyllisen STM: n luomiseksi. Varhaisimmissa järjestelmissä käytettiin magneettisia levitaatiomenetelmiä, mutta nykyään jousipohjaiset järjestelmät ovat suosituimpia. Pian sen jälkeen, kun STM: stä tuli yleinen tieto, lukion opiskelija pystyi luomaan raakamallin käyttämällä vain noin 100 dollarin (USD) materiaalia. Kuvantamisnäytönä käytettiin oskilloskooppia.
STM: n kärkeä ohjaa “pietso” tai pietsosähköinen kide, joka taipuu pienellä mutta hyvin ennustettavalla tavalla vastauksena sähkökenttään. STM: ssä kärjen liike on täysin tietokoneohjattu.