Skenirni tunelski mikroskop (STM) je inovativna vrsta mikroskopa, ki namesto uporabe odbojne svetlobe, kot so običajni optični mikroskopi, uporablja kvantno tuneliranje med vzorcem in konico sonde za slikanje površine. Ločljivosti, ki jih doseže STM, so lahko do 0.1 nm bočne ločljivosti in 0.01 nm globinske ločljivosti. To je nekajkrat višje od ločljivosti, ki jo je mogoče doseči z najboljšimi elektronskimi mikroskopi.
STM lahko deluje v različnih okoljih: poleg ultra visokega vakuuma deluje tudi v okoljih, nasičenih z vodo, zrakom itd. Zaradi tega je mikroskop zelo prilagodljiv. Vendar mora biti površina zelo čista in konica STM zelo ostra, kar povzroča praktične izzive pri slikanju. STM sta leta 1981 razvila Gerd Binnig in Heinrich Rohrer. Leta 1986 sta za svoje delo na STM prejela Nobelovo nagrado za fiziko.
Konica STM je tako ostra, da je sestavljena samo iz enega atoma. Ko je konica “modna” in je sestavljena iz dveh atomov in ne iz enega, to vodi do bolj nejasnih slik. Izziv ustvarjanja dovolj ostrih konic je pripeljal raziskovalce do raziskovanja uporabe ogljikovih nanocevk kot konic STM, saj so zelo toge in enostavne za izdelavo. Konica se včasih imenuje “tipka”, kombinacija platine in iridija pa je med najbolj razširjenimi materiali konic.
Kot mnogi drugi mikroskopi je za ustvarjanje uporabnega STM pogosto potrebno napredno dušenje vibracij. V najzgodnejših sistemih so se uporabljale sheme magnetne levitacije, danes pa so najbolj priljubljeni sistemi, ki temeljijo na vzmeti. Kmalu po tem, ko so STM postali splošno znani, je dijak srednje šole lahko ustvaril surovo z uporabo samo približno 100 USD (USD) materialov. Kot zaslon za slikanje je bil uporabljen osciloskop.
Konico STM vodi “piezo” ali piezoelektrični kristal, ki se kot odziv na električno polje upogne na majhen, a zelo predvidljiv način. Pri STM je gibanje konice popolnoma računalniško nadzorovano.