סריקת מנהור מיקרוסקופ אלקטרוני יישומים
העיקרון של מיקרוסקופ המנהור הוא להשתמש בחוכמה באפקט המנהור הפיזי ובזרם המנהור. יש מספר רב של אלקטרונים "חופשיים" בגוף המתכת, וחלוקת האנרגיה של אלקטרונים "חופשיים" אלו בגוף המתכת מרוכזת ליד רמת הפרמי, ויש מחסום פוטנציאלי עם אנרגיה גבוהה מרמת הפרמי על גבול המתכת. לכן, מנקודת המבט של הפיזיקה הקלאסית, אלקטרונים "חופשיים" במתכת, רק אותם אלקטרונים שהאנרגיה שלהם גבוהה ממחסום הגבול, יכולים להימלט מבפנים המתכת אל החוץ. עם זאת, על פי עקרונות מכניקת הקוונטים, לאלקטרונים חופשיים במתכות יש גם תכונות גל, וכאשר גל אלקטרוני זה מתפשט לגבול המתכת ונתקל במחסום פני השטח, חלק ממנו יועבר. כלומר, כמה אלקטרונים בעלי אנרגיה נמוכה ממחסום הפוטנציאל של פני השטח יכולים לחדור את מחסום הפוטנציאל של פני המתכת וליצור "ענן אלקטרונים" על פני המתכת. אפקט זה נקרא מנהור. לכן, כאשר שתי מתכות נמצאות בסמיכות (פחות מכמה ננומטרים), ענני האלקטרונים של שתי המתכות יחדרו זה לזה. כאשר מופעל מתח מתאים, גם אם שתי המתכות אינן ממש במגע, יזרום זרם ממתכת אחת לאחרת. זרם זה נקרא זרם מנהרה.
זרם המנהרה והתנגדות המנהרה רגישים מאוד לשינויים בפער המנהרה. אפילו שינוי של 0.01nm במרווח המנהרה יכול לגרום לשינויים משמעותיים בזרם המנהרה.
אם משתמשים בבדיקה חדה מאוד (כגון מחט טונגסטן) כדי לסרוק במקביל למשטח בכיווני x ו-y בגובה של כמה עשיריות ננומטרים משטח הדגימה החלק, מכיוון שלכל אטום יש גודל מסוים, פער המנהרה האמצעית ישתנה עם x ו-y, וגם זרם המנהרה הזורם דרך הגשושית יהיה שונה. אפילו שינויים בגובה של כמה מאיות ננומטר יכולות להשתקף בזרמי מנהור. מקליט המסונכרן עם הגשש הסריקה משמש לרישום השינויים בזרם המנהור, וניתן לקבל תמונת מיקרוסקופ מנהור אלקטרוני סורק ברזולוציה של כמה מאיות של ננומטר.
