Schema di funzionamento di un microscopio a effetto tunnel
In un microscopio elettronico a effetto tunnel (Scanning Tunnel Microscope, STM), una sottilissima punta metallica sonda il campione da esaminare a una distanza dalla superficie dell'ordine del decimo di nanometro. Tra la sonda e il campione (che deve essere necessariamente un materiale conduttore) è applicata una differenza di potenziale, che produce una corrente elettrica di intensità proporzionale alla distanza sonda-campione; dalle variazioni dell'intensità di corrente si risale alle irregolarità della superficie del campione, vale a dire alle sue caratteristiche morfologiche. Un amplificatore rende leggibili tali variazioni, che sono solitamente piccolissime in confronto alla tensione applicata. La sonda si muove lungo i due assi x e y, in modo da fornire un'immagine tridimensionale del campione.