扫描隧道显微镜原理

表面扫描使用压电元件来测量STM探针靠近测量表面时的隧道电流或表面与测量表面之间的距离。隧道电流相对于探针与表面之间的距离呈指数衰减，但它对从表面渗出的电子的状态波函数敏感。因此，即使在一个原子到几个原子之间的距离处，隧道电流的量也会发生很大的变化（隧道电流的值可以改变一个数量级，相差0.1 nm = 1Å）。因此，探针中最高级的原子之一会感觉到表面的大部分电子状态（波函数的渗出）和测量表面的表面状态，从而可以在原子水平上进行观察。观察到的是从波函数散发出来的隧穿电流，并且没有直接观察到表面上原子水平的不规则性。

观察方法大致分为在保持探针和表面之间的距离恒定的同时测量电流的方法和在保持隧道电流恒定的同时测量探针和表面之间的距离的方法。另外，根据条件，可以在大气或液体中观察。还有一种非弹性电流，其中STM的隧道电流与表面交换能量，并且众所周知，它可以激发吸附在表面上的分子的振动并破坏分子的键。