Scanning af tunnelmikroskop (STM), type mikroskop, hvis funktionsprincip er baseret på det kvantemekaniske fænomen kendt som tunneling, hvor de bølgelignende egenskaber ved elektroner tillader dem at ”tunnel” ud over overfladen af et fast stof til områder i rummet, der er forbudt dem under reglerne klassisk fysik. Sandsynligheden for at finde sådanne tunnelelektroner falder eksponentielt, når afstanden fra overfladen øges. STM bruger denne ekstreme følsomhed over for afstand. Den skarpe spids af en wolframnål er anbragt et par angstromer fra prøveoverfladen. En lille spænding påføres mellem sondespidsen og overfladen, hvilket får elektroner til at tunnelere over spalten. Når sonden scannes over overfladen, registrerer den variationer i tunnelstrømmen, og denne information kan behandles for at tilvejebringe et topografisk billede af overfladen.
STM optrådte i 1981, da de schweiziske fysikere Gerd Binnig og Heinrich Rohrer begyndte at bygge et værktøj til at studere overfladenes lokale ledningsevne. Binnig og Rohrer valgte overfladen af guld til deres første billede. Da billedet blev vist på skærmen på en tv-skærm, så de rækker med nøjagtigt adskilte atomer og observerede brede terrasser adskilt med trin et atom i højden. Binnig og Rohrer havde i STM opdaget en enkel metode til at skabe et direkte billede af overfladenes atomstruktur. Deres opdagelse åbnede en ny æra for overfladevidenskab, og deres imponerende præstation blev anerkendt med tildelingen af Nobelprisen for fysik i 1986.
