Un microscopio de túnel de barrido (STM) es un tipo innovador de microscopio que, en lugar de utilizar luz reflectante como los microscopios ópticos convencionales, utiliza un túnel cuántico entre una muestra y la punta de una sonda para obtener imágenes de la superficie. Las resoluciones alcanzadas por un STM pueden ser tan altas como una resolución lateral de 0.1 nm y una resolución de profundidad de 0.01 nm. Esto es algunas veces más alto que las resoluciones que se pueden lograr con los mejores microscopios electrónicos.
Un STM puede funcionar en una variedad de entornos: además del vacío ultra alto, también funciona en entornos saturados de agua, aire, etc. Esto hace que el microscopio sea muy flexible. Sin embargo, la superficie debe estar muy limpia y la punta del STM muy afilada, lo que genera desafíos prácticos en la obtención de imágenes. El STM fue desarrollado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer en 1981. En 1986, ganaron el Premio Nobel de Física por su trabajo en STM.
Una punta de STM es tan afilada que consta de un solo átomo. Cuando la punta está «desafilada» y consta de dos átomos en lugar de uno, esto conduce a imágenes más borrosas. El desafío de crear puntas suficientemente afiladas ha llevado a los investigadores a explorar el uso de nanotubos de carbono como puntas STM, ya que son muy rígidas y fáciles de producir. La punta a veces se llama «lápiz óptico», y una combinación de platino-iridio es uno de los materiales de punta más utilizados.
Como muchos otros microscopios, a menudo se requiere una amortiguación de vibraciones avanzada para crear un STM útil. En los primeros sistemas, se usaban esquemas de levitación magnética, aunque hoy en día los sistemas basados en resortes son los más populares. Poco después de que los STM se convirtieran en conocimiento común, un estudiante de secundaria pudo crear uno básico utilizando solo alrededor de $ 100 dólares estadounidenses (USD) en materiales. Se utilizó un osciloscopio como pantalla de imágenes.
La punta de un STM está guiada por un «piezo» o cristal piezoeléctrico, que se dobla de una manera pequeña pero muy predecible en respuesta a un campo eléctrico. En un STM, el movimiento de la punta está completamente controlado por computadora.