Primjena skenirajućeg tunelskog elektronskog mikroskopa
Princip tunelske mikroskopije je pametno korištenje efekta tuneliranja i tunelske struje u fizici. U metalnom tijelu postoji veliki broj "slobodnih" elektrona, ti "slobodni" elektroni u metalnom tijelu distribucije energije su koncentrisani u blizini Fermijevog energetskog nivoa, dok je u metalnoj granici energija veća od nivo Fermijeve energije potencijalne barijere. Stoga, iz perspektive klasične fizike, "slobodni" elektroni unutar metala, samo energija viša od granične potencijalne barijere tih elektrona može pobjeći iz metala prema van. Međutim, prema kvantnoj mehanici, slobodni elektroni u metalu također imaju volatilnost, a kada se ovaj elektronski val širi prema granici metala i naiđe na površinsku potencijalnu barijeru, doći će do nekog prijenosa. To će reći, postojat će dio energije ispod površinske potencijalne barijere elektrona može prodrijeti u metalnu površinsku barijeru, formiranje metalne površine "oblaka elektrona". Ovaj efekat se naziva efekat tuneliranja. Stoga, kada su dva metala veoma blizu jedan drugom (ispod nekoliko nanometara), elektronski oblaci dva metala će prodrijeti jedan u drugi. Kada se doda odgovarajući napon, čak i ako dva metala nisu stvarno u kontaktu, postojaće struja koja teče od jednog metala do drugog, što se zove tunelska struja.
Tunelska struja i tunelski otpor sa tunelskim razmakom su vrlo osjetljivi na promjene u tunelskom jazu, čak i ako se promijeni samo 0.01nm, također može uzrokovati značajne promjene u tunelskoj struji.
Ako je vrlo oštra sonda (kao što je volframova igla) na udaljenosti od glatke površine uzorka nekoliko desetina nanometara visine paralelno s površinom u smjeru x, y skeniranja, jer svaki atom ima određenu veličinu, a samim tim u procesu skeniranja tunelski jaz će biti sa x, y od različitih i različitih, tunelska struja koja teče kroz sondu je također različita. Čak i promjena visine od nekoliko posto nanometra može se odraziti na tunelsku struju. Korišćenjem sonde za skeniranje sa sinhronizovanim snimačem, biće zabeležene promene tunelske struje, možete dobiti rezoluciju od nekoliko nanometara slike skenirajućeg tunelskog elektronskog mikroskopa.
