Scanning tunneling microscope (STM) adalah jenis mikroskop inovatif yang, alih-alih menggunakan cahaya yang memantulkan seperti mikroskop optik konvensional, menggunakan tunneling kuantum antara sampel dan ujung probe untuk menggambarkan permukaan. Resolusi yang dicapai oleh STM dapat mencapai resolusi lateral 0.1 nm dan resolusi kedalaman 0.01 nm. Ini beberapa kali lebih tinggi daripada resolusi yang dapat dicapai dengan menggunakan mikroskop elektron terbaik.
Sebuah STM dapat bekerja di berbagai lingkungan: selain dari vakum ultra tinggi, juga bekerja di lingkungan yang jenuh dengan air, udara, dll. Hal ini membuat mikroskop sangat fleksibel. Namun, permukaannya harus sangat bersih dan ujung STM sangat tajam, menyebabkan tantangan praktis dalam pencitraan. STM dikembangkan oleh Gerd Binnig dan Heinrich Rohrer pada tahun 1981. Pada tahun 1986, mereka memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisika untuk pekerjaan mereka pada STM.
Ujung STM sangat tajam sehingga hanya terdiri dari satu atom. Ketika ujungnya “tumpul” dan terdiri dari dua atom, bukan satu, ini mengarah ke gambar yang lebih kabur. Tantangan untuk menciptakan tip yang cukup tajam telah mengarahkan para peneliti untuk mengeksplorasi penggunaan karbon nanotube sebagai tip STM, karena sangat kaku dan mudah diproduksi. Ujung kadang-kadang disebut “stylus”, dan kombinasi platinum-iridium adalah salah satu bahan ujung yang paling banyak digunakan.
Seperti banyak mikroskop lainnya, peredam getaran canggih sering kali diperlukan untuk membuat STM yang berguna. Dalam sistem paling awal, skema levitasi magnetik digunakan, meskipun saat ini sistem berbasis pegas paling populer. Tak lama setelah STM menjadi pengetahuan umum, seorang siswa SMA mampu membuat yang mentah hanya dengan menggunakan bahan sekitar $100 Dolar AS (USD). Osiloskop digunakan sebagai layar pencitraan.
Ujung STM dipandu oleh “piezo,” atau kristal piezoelektrik, yang menekuk dengan cara yang kecil tetapi sangat dapat diprediksi sebagai respons terhadap medan listrik. Dalam STM, gerakan ujung sepenuhnya dikendalikan komputer.