Skenirajući tunelski mikroskop (STM) inovativna je vrsta mikroskopa koji, umjesto korištenja reflektirajuće svjetlosti poput konvencionalnih optičkih mikroskopa, koristi kvantno tuneliranje između uzorka i vrha sonde za snimanje površine. Razlučivosti koju postiže STM mogu biti čak do 0.1 nm bočne rezolucije i 0.01 nm dubine. To je nekoliko puta veće od razlučivosti koje se mogu postići korištenjem najboljih elektronskih mikroskopa.
STM može raditi u raznim okruženjima: osim u ultra visokom vakuumu, također radi i u okruženjima zasićenim vodom, zrakom itd. To čini mikroskop vrlo fleksibilnim. Međutim, površina mora biti vrlo čista, a STM vrh vrlo oštar, što uzrokuje praktične izazove u slikanju. STM su razvili Gerd Binnig i Heinrich Rohrer 1981. Godine 1986. dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za svoj rad na STM-ima.
STM vrh je toliko oštar da se sastoji od samo jednog atoma. Kada je vrh “tup” i sastoji se od dva atoma, a ne od jednog, to dovodi do nejasnije slike. Izazov stvaranja dovoljno oštrih vrhova naveo je istraživače da istraže korištenje ugljikovih nanocijevi kao STM vrhova, budući da su vrlo kruti i jednostavni za proizvodnju. Vrh se ponekad naziva “olovka”, a kombinacija platine i iridija jedan je od najčešće korištenih materijala za vrh.
Poput mnogih drugih mikroskopa, za stvaranje korisnog STM-a često je potrebno napredno prigušivanje vibracija. U najranijim sustavima korištene su sheme magnetske levitacije, iako su danas sustavi temeljeni na oprugama najpopularniji. Ubrzo nakon što su STM-ovi postali općepoznati, učenik srednje škole uspio je stvoriti sirovi koristeći samo oko 100 američkih dolara (USD) materijala. Osciloskop je korišten kao ekran za snimanje.
Vrh STM-a vodi “piezo” ili piezoelektrični kristal, koji se savija na mali, ali vrlo predvidljiv način kao odgovor na električno polje. U STM-u, pomicanje vrha je potpuno kompjuterski kontrolirano.