Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM) είναι ένας καινοτόμος τύπος μικροσκοπίου που, αντί να χρησιμοποιεί ανακλαστικό φως όπως τα συμβατικά οπτικά μικροσκόπια, χρησιμοποιεί κβαντική σήραγγα μεταξύ ενός δείγματος και μιας άκρης ανιχνευτή για την απεικόνιση της επιφάνειας. Οι αναλύσεις που επιτυγχάνονται από ένα STM μπορεί να είναι έως και 0.1 nm πλευρική ανάλυση και 0.01 nm ανάλυση βάθους. Αυτό είναι μερικές φορές υψηλότερο από τις αναλύσεις που μπορούν να επιτευχθούν με τα καλύτερα ηλεκτρονικά μικροσκόπια.
Ένα STM μπορεί να λειτουργήσει σε διάφορα περιβάλλοντα: εκτός από το εξαιρετικά υψηλό κενό, λειτουργεί επίσης σε περιβάλλοντα κορεσμένα με νερό, αέρα κ.λπ. Αυτό κάνει το μικροσκόπιο πολύ ευέλικτο. Ωστόσο, η επιφάνεια πρέπει να είναι πολύ καθαρή και το άκρο STM πολύ αιχμηρό, προκαλώντας πρακτικές προκλήσεις στην απεικόνιση. Το STM αναπτύχθηκε από τους Gerd Binnig και Heinrich Rohrer το 1981. Το 1986 κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την εργασία τους στα STM.
Ένα άκρο STM είναι τόσο αιχμηρό που αποτελείται από ένα μόνο άτομο. Όταν η άκρη είναι «θαμπή» και αποτελείται από δύο άτομα αντί για ένα, αυτό οδηγεί σε πιο ασαφείς εικόνες. Η πρόκληση της δημιουργίας επαρκώς αιχμηρών άκρων οδήγησε τους ερευνητές να διερευνήσουν τη χρήση νανοσωλήνων άνθρακα ως μύτες STM, καθώς είναι πολύ άκαμπτοι και εύκολοι στην παραγωγή. Το άκρο ονομάζεται μερικές φορές “γραφίδα” και ο συνδυασμός πλατίνας-ιριδίου είναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά μύτης.
Όπως πολλά άλλα μικροσκόπια, απαιτείται συχνά προηγμένη απόσβεση κραδασμών για τη δημιουργία ενός χρήσιμου STM. Στα παλαιότερα συστήματα, χρησιμοποιήθηκαν σχήματα μαγνητικής αιώρησης, αν και σήμερα τα συστήματα που βασίζονται σε ελατήρια είναι τα πιο δημοφιλή. Λίγο αφότου τα STM έγιναν κοινή γνώση, ένας μαθητής Λυκείου μπόρεσε να δημιουργήσει ένα ακατέργαστο χρησιμοποιώντας υλικά μόνο περίπου 100 δολαρίων ΗΠΑ (USD). Ως οθόνη απεικόνισης χρησιμοποιήθηκε παλμογράφος.
Η άκρη ενός STM καθοδηγείται από έναν «πιεζοηλεκτρικό» ή πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο, ο οποίος κάμπτεται με μικρό αλλά πολύ προβλέψιμο τρόπο ως απόκριση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Σε ένα STM, η κίνηση του άκρου ελέγχεται πλήρως από υπολογιστή.