掃描穿隧顯微術

想像你把指尖懸在一張盲文紙上方、幾乎不碰到它，卻仍能感覺到每一個小凸起。掃描穿隧顯微術對表面做的就是類似的事，只不過那根「手指」是一根金屬探針，尖端被磨細到只剩單個原子，它感受到的也不是壓力，而是從空隙中跳過來的一縷極微弱的電流。

這套把戲靠的是一種叫「穿隧」的量子效應：當尖銳的探針懸在導電表面上方不到一奈米的地方時，儘管甚麼都沒接觸，仍有少量電子會越過空隙滲過來。這股穿隧電流對距離極其敏感，每相差一個原子的寬度，電流就大約變化十倍。儀器讓探針像掃格子一樣來回移動，同時不斷微調它的高度以保持電流穩定，而這些高度調整的記錄就匯成一幅精細到能顯出單個原子的地圖。

它之所以重要，是因為它第一次讓我們看到了停在表面上的單個原子，也提供了研究材料最外層電子如何排布的途徑。誠實的提醒是：探針只感受到能夠穿隧的電子，所以表面必須導電，而且要保持極其潔淨、常常還要非常低溫；一張掃描穿隧顯微圖其實是電子態的分佈圖，而不是原子小球的真實照片。