Kính hiển vi quét đường hầm (STM), loại kính hiển vi có nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng cơ học lượng tử được gọi là đường hầm, trong đó tính chất bước sóng của các điện tử cho phép chúng chui vào đường hầm ngoài bề mặt của vật rắn vào các vùng không gian bị cấm theo quy luật của vật lý cổ điển. Xác suất tìm thấy các electron đường hầm như vậy giảm theo cấp số nhân khi khoảng cách từ bề mặt tăng lên. STM sử dụng độ nhạy cực cao này với khoảng cách. Đầu nhọn của kim vonfram được định vị một vài angstroms từ bề mặt mẫu. Một điện áp nhỏ được đặt giữa đầu dò và bề mặt, khiến các electron chui qua khe hở. Khi đầu dò được quét trên bề mặt, nó đăng ký các biến thể trong dòng đường hầm và thông tin này có thể được xử lý để cung cấp hình ảnh địa hình của bề mặt.
STM xuất hiện vào năm 1981, khi các nhà vật lý người Thụy Sĩ Gerd Binnig và Heinrich Rohrer bắt đầu xây dựng một công cụ để nghiên cứu độ dẫn điện cục bộ của các bề mặt. Binnig và Rohrer đã chọn bề mặt vàng cho hình ảnh đầu tiên của họ. Khi hình ảnh được hiển thị trên màn hình của màn hình tivi, họ thấy các hàng nguyên tử cách đều nhau và quan sát các sân thượng rộng cách nhau bởi các bước một nguyên tử theo chiều cao. Binnig và Rohrer đã phát hiện ra trong STM một phương pháp đơn giản để tạo ra một hình ảnh trực tiếp về cấu trúc nguyên tử của các bề mặt. Khám phá của họ đã mở ra một kỷ nguyên mới cho khoa học bề mặt và thành tựu ấn tượng của họ đã được công nhận với giải thưởng Nobel Vật lý năm 1986.
