掃描穿隧顯微鏡

掃描穿隧顯微鏡（簡稱 STM）是一種靈敏到能逐一描繪表面單個原子的儀器。它的工作部件是一根金屬針尖，針尖末端被磨利到只剩一個原子。把針尖移近到距導電表面約一奈米——很近，但不接觸——再在兩者之間加一個小電壓。雖然一段真空縫隙照理應當截斷任何電流，卻仍有一縷微小的電流流過，由那些以量子力學方式穿隧越過勢壘的電子所攜帶。

讓這縷電流如此有用的，是它對距離極端的敏感。穿隧電流隨縫隙變寬而指數式衰減，針尖只要再退開一個原子的寬度，電流就大約縮小到十分之一。儀器正是利用了這種刀刃般的敏感：一套反饋系統在針尖掃過表面時上下微調，使電流保持恆定，而這些高度調整的記錄，便勾勒出原子地貌的起伏溝壑。

掃描穿隧顯微鏡由格爾德·賓寧與海因里希·羅雷爾於一九八一年發明，第一次讓人類直接看到了排列在晶體上的單個原子的圖像，二人也因此獲得諾貝爾獎。除成像外，同一根針尖還能用來把單個原子推到指定位置，一個原子一個原子地拼出字句。STM 是最清晰的證明之一，說明量子穿隧不是什麼奇聞軼事，而是一種可靠、可測、在技術上大有用處的效應。