Pásztázó alagútképző elektronmikroszkóp alkalmazások
Az alagútmikroszkópia alapelve az alagúthatás és az alagútáram okos felhasználása a fizikában. A fémtestben nagyszámú "szabad" elektron található, ezek a "szabad" elektronok az energiaeloszlás fémtestében a Fermi energiaszint közelében koncentrálódnak, míg a fém határában nagyobb energia található, mint a a potenciálgát Fermi energiaszintje. Ezért a klasszikus fizika szemszögéből a fémben lévő "szabad" elektronok csak az elektronok határpotenciál gátjánál magasabb energia kerülhet ki a fémből kifelé. A kvantummechanika szerint azonban a fémben lévő szabad elektronoknak is van illékonysága, és amikor ez az elektronhullám a fém határa felé terjed, és találkozik a felületi potenciálgáttal, akkor lesz némi átvitel. Ez azt jelenti, hogy a felületi potenciálgát alatti energia egy része az elektron áthatolhat a fémfelületi gáton, fémfelületi "elektronfelhő" képződik. Ezt a hatást alagúthatásnak nevezik. Ezért ha két fém nagyon közel van egymáshoz (néhány nanométer alatt), akkor a két fém elektronfelhői áthatolnak egymáson. Ha a megfelelő feszültséget hozzáadjuk, még ha a két fém nem is érintkezik igazán, akkor is áram folyik az egyik fémből a másikba, amit alagútáramnak nevezünk.
Az alagútáram és az alagút-ellenállás az alagútrésnél nagyon érzékeny az alagútrés változásaira, még akkor is, ha csak 0,01 nm-es változás is jelentős változást okozhat az alagútáramban.
Ha egy nagyon éles szonda (például wolframtű) a minta sima felületétől néhány tized nanométeres távolságban a felülettel párhuzamosan az x, y irányú pásztázásnál, mert minden atomnak van egy bizonyos mérete, és így a pásztázási folyamatban az alagútrés a különböző és különböző x, y-vel lesz, a szondán átfolyó alagútáram is eltérő. Még néhány nanométeres magasságváltozás is tükröződhet az alagútáramban. Pásztázó szonda használata szinkronrögzítővel, az alagútáram változások rögzítésre kerülnek, a pásztázó alagút elektronmikroszkóp képeinek néhány nanométeres felbontását kaphatja meg.
