כאשר ההיסטוריה התפתחה ל-1980, נולד מכשיר חדש לניתוח פני שטח המבוסס על פיזיקה ומשלב מגוון טכנולוגיות מודרניות - מיקרוסקופ בדיקה סורק (STM). ל-STM יש לא רק רזולוציה מרחבית גבוהה מאוד (עד 0.1nm בכיוון הרוחבי וטובה מ-0.01nm בכיוון האורך), הוא יכול לצפות ישירות במבנה האטומי של משטח החומר, והוא יכול גם לתפעל אטומים ומולקולות, ובכך לשנות את הרצון הסובייקטיבי האנושי נכפת על הטבע. ניתן לומר שמיקרוסקופ הבדיקה הסורק הוא הרחבה של עיניים וידיים אנושיות והתגבשות החוכמה האנושית.
עקרון העבודה של מיקרוסקופ הבדיקה הסורק מבוסס על תכונות פיזיקליות שונות בתחום המיקרוסקופי או המזוסקופי. האינטראקציה בין השניים מזוהה על ידי סריקת בדיקה עדינה במיוחד של קווים אטומיים מעל פני החומר הנחקר, על מנת לקבל את תוצאות האינטראקציה בין השניים. כדי לחקור את תכונות פני השטח של החומר, ההבדל העיקרי בין סוגים שונים של SPM הוא תכונות הקצה שלהם והדרך המקבילה שלהם לאינטראקציה בין קצה לדגימה.
עקרון העבודה מגיע מעיקרון חדירת המנהרות במכניקת הקוונטים. הליבה שלו היא קצה שיכול לסרוק על פני הדגימה ויש לו מתח הטיה מסוים בינו לבין הדגימה. הקוטר שלו הוא בקנה מידה אטומי. מכיוון שלסבירות למנהור אלקטרונים יש קשר אקספוננציאלי שלילי עם רוחב מחסום הפוטנציאל V(r), כאשר המרחק בין הקצה למדגם קרוב מאוד, מחסום הפוטנציאל הופך דק מאוד וענני האלקטרונים חופפים זה את זה. כאשר מופעל מתח, ניתן להעביר אלקטרונים מהקצה לדגימה או מהדגימה לקצה באמצעות אפקט המנהרה, ויוצרים זרם מנהרה. על ידי רישום השינויים בזרם המנהור בין הקצה למדגם, ניתן לקבל מידע על מורפולוגיה פני השטח של המדגם.
בהשוואה לטכנולוגיות אחרות של ניתוח פני השטח, ל-SPM יש יתרונות ייחודיים:
(1) עם רזולוציה גבוהה ברמה אטומית. הרזולוציה של STM בכיוונים המקבילים ומאונכים למשטח הדגימה יכולה להגיע ל-0.1nm ו-0.01nm בהתאמה, וניתן להפריד אטומים בודדים.
(2) ניתן לקבל את התמונה התלת מימדית של פני השטח במרחב האמיתי בזמן אמת, באמצעותה ניתן ללמוד מבנים פני השטח עם או בלי מחזוריות. ניתן להשתמש בביצועים הניתנים לצפייה כדי ללמוד תהליכים דינמיים כגון דיפוזיה של פני השטח.
(3) ניתן להבחין במבנה פני השטח המקומי של שכבה אטומית אחת, במקום בתמונה הבודדת או במאפיינים הממוצעים של המשטח כולו. לכן, ניתן לראות ישירות פגמים של פני השטח, שחזור פני השטח, הצורה והמיקום של גופים נספחים על פני השטח וההשפעות הנגרמות על ידי גופים נספגים. שחזור משטח וכו'.
(4) זה יכול לעבוד בסביבות שונות כמו ואקום, אטמוספרה וטמפרטורה רגילה, ואפילו יכול לטבול דגימות במים ובתמיסות אחרות. אין צורך בטכנולוגיה מיוחדת להכנת דגימות, ותהליך האיתור לא יפגע בדגימות. תכונות אלו מתאימות במיוחד לחקר דגימות ביולוגיות והערכת משטחי דגימה בתנאי ניסוי שונים, כגון ניטור מנגנונים קטליטיים הטרוגניים, מנגנונים מוליכים-על ושינויי פני אלקטרודה במהלך תגובות אלקטרוכימיות.
(5) בשילוב עם סריקה מנהרת ספקטרוסקופיה (STS), ניתן לקבל מידע על המבנה האלקטרוני של פני השטח, כגון צפיפות המצבים ברמות שונות על פני השטח, מלכודות אלקטרונים פני השטח, שינויים במחסומי פוטנציאל פני השטח ומבני פערי אנרגיה. .
