Skaneerivad tunneldava elektronmikroskoobi rakendused
Tunnelmikroskoopia põhimõte on tunneldusefekti ja tunnelivoolu kaval kasutamine füüsikas. Metallkehas on suur hulk "vabu" elektrone, need "vabad" elektronid energiajaotuse metallkehas on koondunud Fermi energiataseme lähedusse, samas kui metalli piiril on suurem energia kui potentsiaalse barjääri Fermi energiatase. Seetõttu võivad klassikalise füüsika vaatenurgast metallist väljapoole pääseda metallis olevad "vabad" elektronid, ainult nende elektronide piirpotentsiaalibarjäärist kõrgem energia. Kvantmehaanika järgi on aga ka metallis leiduvatel vabadel elektronidel volatiilsus ja kui see elektronlaine levib metalli piiri poole ja puutub kokku pinnapotentsiaali barjääriga, siis toimub mingi ülekanne. See tähendab, et osa energiast allpool pinnapotentsiaali barjääri võib elektron tungida läbi metallipinna barjääri, moodustades metallpinna "elektronipilve". Seda efekti nimetatakse tunneliefektiks. Seega, kui kaks metalli on üksteisele väga lähedal (alla mõne nanomeetri), tungivad kahe metalli elektronpilved üksteisest läbi. Sobiva pinge lisamisel, isegi kui need kaks metalli tegelikult kokku ei puutu, liigub ühest metallist teise vool, mida nimetatakse tunnelivooluks.
Tunneli vool ja tunneli takistus tunnelipiluga on tunnelipilu muutuste suhtes väga tundlik, isegi kui ainult 0,01 nm muutus võib põhjustada olulisi muutusi tunneli voolus.
Kui väga terav sond (näiteks volframnõel) on proovi siledast pinnast mõne kümnendiku nanomeetri kõrgusel paralleelselt pinnaga x, y-suunas skaneerimisel, kuna igal aatomil on teatud suurus ja seega skaneerimise protsessis tunneli vahe on koos x, y erinevate ja erinevate, tunnelivool läbiv sondi on samuti erinev. Tunnelvoolus võib peegelduda isegi paari protsendi nanomeetri kõrguse muutus. Sünkroniseeritud salvestiga skaneeriva sondi kasutamine salvestatakse tunnelivoolu muutused, saate skaneeriva tunnelelektronmikroskoobi kujutiste mõne nanomeetri eraldusvõime.
