扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜（简称 STM）是一种灵敏到能逐一描绘表面单个原子的仪器。它的工作部件是一根金属针尖，针尖末端被磨利到只剩一个原子。把针尖移近到距导电表面约一纳米——很近，但不接触——再在两者之间加一个小电压。虽然一段真空缝隙照理应当截断任何电流，却仍有一缕微小的电流流过，由那些以量子力学方式穿隧越过势垒的电子所携带。

让这缕电流如此有用的，是它对距离极端的敏感。隧道电流随缝隙变宽而指数式衰减，针尖只要再退开一个原子的宽度，电流就大约缩小到十分之一。仪器正是利用了这种刀刃般的敏感：一套反馈系统在针尖扫过表面时上下微调，使电流保持恒定，而这些高度调整的记录，便勾勒出原子地貌的起伏沟壑。

扫描隧道显微镜由格尔德·宾宁与海因里希·罗雷尔于一九八一年发明，第一次让人类直接看到了排列在晶体上的单个原子的图像，二人也因此获得诺贝尔奖。除成像外，同一根针尖还能用来把单个原子推到指定位置，一个原子一个原子地拼出字句。STM 是最清晰的证明之一，说明量子隧穿不是什么奇闻轶事，而是一种可靠、可测、在技术上大有用处的效应。