中國科學院化學研究所隧道顯微鏡實驗室的科學家們正致力於納米科學技術的研究。通過使用掃描隧道顯微鏡，在1992中的石墨表面上成功地雕刻了納米級的漢字和圖案。
用掃描隧道顯微鏡在高取向開裂石墨表面刻上漢字“中國”，其筆畫線寬為10nm。如果用這種大小的漢字來寫《紅樓夢》，只有壹個大頭針那麽小的面積可以寫成整本書。
掃描隧道顯微鏡的縮寫是STM。這是20世紀80年代初出現的壹種新的表面分析工具。其基本原理是基於量子力學的隧道效應和三維掃描。它使用尖端帶有單個原子的非常細的針來接近樣品表面。當針尖與樣品表面非常接近，即小於1 nm時，針尖的原子與樣品表面原子的電子雲重疊。此時，如果在針尖和樣品之間施加偏壓，電子將穿過針尖和樣品之間的勢壘，形成10A納安級的隧穿電流。通過控制針尖與樣品表面之間的恒定距離，並使針尖在三維空間內沿表面精確移動，可以記錄表面形貌、表面電子狀態等表面信息。掃描隧道顯微鏡具有很高的空間分辨率，橫向分辨率可達0.1 nm，縱向分辨率優於0.01 nm。主要用於描述表面的三維原子結構圖，在納米尺度上研究物質的特性。掃描隧道顯微鏡還可以實現表面的納米加工，如直接操縱原子或分子，在表面直接刻蝕、修飾、書寫等。目前，掃描隧道顯微鏡取得了壹系列新進展，如原子力顯微鏡AFM、彈道電子發射顯微鏡BEEM、光子掃描隧道顯微鏡PSTM、掃描近場光學顯微鏡SNOM等。
掃描隧道顯微鏡(STM)是Binnig等人在1981年發明的，是根據量子力學原理中的隧道效應設計的。當原子尺度的針尖在小於壹納米的高度掃描樣品時，電子雲在此處重疊，施加電壓(2mV~2V)，在針尖和樣品之間產生隧道效應，電子逃逸，形成隧道電流。電流強度和針尖與樣品之間的距離之間存在函數關系。當探針在給定高度沿材料表面掃描時，由於樣品表面原子的不均勻性，探針與材料表面的距離不斷變化，從而導致電流不斷變化。可視化電流的這種變化可以在原子水平上顯示凹凸形狀。掃描隧道顯微鏡的分辨率很高，橫向為0.1~0.2nm，縱向為0.001nm。它的優點是可以觀察三種物質(固體、液體、氣體)，而普通電鏡只能觀察制備好的固體標本。
掃描隧道顯微鏡直接觀察生物大分子如DNA、RNA、蛋白質的原子排列，以及壹些生物結構如生物膜、細胞壁的原子排列。