Skenējošais tunelēšanas mikroskops (STM) ir novatorisks mikroskopu veids, kas tā vietā, lai izmantotu atstarojošo gaismu kā parastie optiskie mikroskopi, virsmas attēlošanai izmanto kvantu tunelēšanu starp paraugu un zondes galu. STM sasniegtā izšķirtspēja var būt pat 0.1 nm sānu izšķirtspēja un 0.01 nm dziļuma izšķirtspēja. Tas ir dažas reizes augstāks par izšķirtspēju, ko var sasniegt, izmantojot labākos elektronu mikroskopus.
STM var darboties dažādās vidēs: papildus īpaši augstam vakuumam tas darbojas arī vidēs, kas piesātinātas ar ūdeni, gaisu utt. Tas padara mikroskopu ļoti elastīgu. Tomēr virsmai jābūt ļoti tīrai un STM galam ļoti asam, radot praktiskus izaicinājumus attēlveidošanā. STM 1981. gadā izstrādāja Gerds Binigs un Heinrihs Rorers. 1986. gadā viņi ieguva Nobela prēmiju fizikā par darbu pie STM.
STM uzgalis ir tik ass, ka sastāv tikai no viena atoma. Ja gals ir “blāvs” un sastāv no diviem atomiem, nevis no viena, tas rada neskaidrākus attēlus. Izaicinājums izveidot pietiekami asus uzgaļus ir licis pētniekiem izpētīt oglekļa nanocauruļu izmantošanu kā STM uzgaļus, jo tie ir ļoti stingri un viegli ražojami. Uzgalis dažreiz tiek saukts par “irbuli”, un platīna-irīdija kombinācija ir viens no visplašāk izmantotajiem uzgaļu materiāliem.
Tāpat kā daudzi citi mikroskopi, lai izveidotu noderīgu STM, bieži ir nepieciešama uzlabota vibrāciju slāpēšana. Agrākajās sistēmās tika izmantotas magnētiskās levitācijas shēmas, lai gan mūsdienās vispopulārākās ir atsperu sistēmas. Neilgi pēc tam, kad STM kļuva vispārzināms, kāds vidusskolas students varēja izveidot neapstrādātu, izmantojot tikai aptuveni 100 ASV dolāru (USD) materiālus. Kā attēlveidošanas ekrāns tika izmantots osciloskops.
STM galu vada “pjezo” jeb pjezoelektriskais kristāls, kas, reaģējot uz elektrisko lauku, izliecas nelielā, bet ļoti paredzamā veidā. STM uzgaļa kustība tiek pilnībā kontrolēta ar datoru.