a pásztázó alagútmikroszkópot (STM) széles körben használják mind az ipari, mind az alapkutatásban, hogy atomi méretű képeket kapjanak a fémfelületekről. Ez biztosítja a felület háromdimenziós profilját, amely nagyon hasznos a felületi érdesség jellemzésére, a felületi hibák megfigyelésére, valamint a molekulák és aggregátumok méretének és konformációjának meghatározására a felületen. Az STM-et használó fejlett kutatások példáit a NIST Elektronfizikai csoportjában és az IBM laboratóriumokban végzett jelenlegi tanulmányok szolgáltatják. Számos más, nemrégiben kifejlesztett pásztázó mikroszkóp is használja az STM számára kifejlesztett szkennelési technológiát.
a fématomokhoz kapcsolódó elektronfelhő egy felületen nagyon kis távolságra terjed a felület felett. Amikor egy nagyon éles csúcsot-a gyakorlatban egy tűt, amelyet úgy kezeltek, hogy egyetlen atom kinyúlik a végéből-elég közel visznek egy ilyen felülethez, erős kölcsönhatás van a felszínen lévő elektronfelhő és a csúcsatomé között, és egy kis feszültség alkalmazásakor elektromos alagútáram áramlik. Néhány atomátmérő elválasztásakor az alagútáram gyorsan növekszik, ahogy a csúcs és a felület közötti távolság csökken. Az alagútáram gyors változása a távolsággal atomi felbontást eredményez, ha a csúcsot a felület felett szkennelik, hogy képet készítsen.
Russell D. Young, a Nemzeti Szabványügyi Hivatal volt az első, aki kombinálta ennek az alagútáramnak a detektálását egy letapogató eszközzel annak érdekében, hogy információt szerezzen a fémfelületek természetéről. Az 1965 és 1971 között kifejlesztett műszer, a Topografiner megváltoztatta a csúcs és a felület közötti elválasztást (z) úgy, hogy állandó feszültség mellett az alagútáram (vagy állandó áram mellett az alagútfeszültség) állandó maradt, amikor a csúcsot a felületen szkennelték. A csúcs x, y és z koordinátáit rögzítették. (A Topografiner tervezésével és működésével kapcsolatos részletekért lásd a bibliográfiában megadott hivatkozásokat.) Ugyanezt az elvet alkalmazták később a pásztázó alagútmikroszkópban is. A műszer fejlesztésének fennmaradó akadálya a megfelelőbb rezgésszigetelés szükségessége volt, annak érdekében, hogy a csúcs stabilan elhelyezkedhessen a felszín felett. A mechanikai tervezés ezen nehéz problémáját Gerd Binnig és Heinrich Rohrer, az IBM Research Laboratory (Zürich, Svájc) munkája oldotta meg, akik 1986-ban megosztották a fizikai Nobel-díjat az atomfelbontás felfedezéséért a pásztázó alagútmikroszkópiában. A díj kihirdetésében a Svéd Királyi Tudományos Akadémia elismerte Russell Young úttörő tanulmányait.
bibliográfia
R. D. Young, Rev. Sci. Instrum. 37, 275 (1966). Rd Young, Fizika Ma 24, 42 (November. 1971). R. Young, J. Ward és F. Scire, Phys. Lett Tiszteletes. 27, 922 (1971). R. Young, J. Ward és F. Scire, Rev.Sci. Instrum. 43, 999 (1972).