扫描隧道显微镜：直接观察到大分子的三维结构

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)是利用量子力学的隧道贯穿理论设计制造的，它使用一个直径为原子尺度的精密的探针在观察标本的表面进行扫描，探针尖不接触所研究样品的表面，与样品之间保持大约1nm的微小的间隙，在针尖和样品间施加一定电压，就会产生所谓的隧道效应，即在两者之间出现以一个根据观测表面形貌变化的隧道电流。当探针在平行于样品表面的恒定高度移动并扫描时（恒高方式），同步记录隧道电流的变化，就可以获得所观察物体表面的原子水平的微观信息。也可以通过反馈系统的调节，使探针尖随样品表面的变化上下移动扫描并保持恒定的隧道电流，此时记录针尖和样品表面的距离变化就可以得到表面的形貌特征（恒流方式）。

扫描隧道电镜的主要优点是有非常高的分辨率（侧分辨率为0.1～0.2nm, 纵分辨率0.001nm), 而且可以在大气和液体等非真空状态下工作，避免了其他电镜采用的高能电子束对样品的辐射和热损伤作用，因此在细胞生物学、分子生物学和日益发展的纳米生物学的研究中得到非常广泛地应用。迄今已经直接用扫描隧道显微镜观察到自然状态下DNA分子双螺旋结构中的大沟和小沟以及大肠杆菌的环状DNA的结构。

利用电子“探针”在样品表面进行“扫描”激发样品表面放出的二次电子成像，可以得到样品表面的立体形貌

样品需经固定、干燥并用重金属膜覆盖。

由光源发出的非常细的电子束（一次电子）在样品表面逐点逐线地扫描，产生的散射，即二次电子信号被收集、转换放大，在电视荧光屏上同步扫描成像。样品产生二次电子多的部位在荧光屏上相应的点就亮，反之则暗。由于二次电子产生的多少与电子束在标本表面的投射角有关，亦即与样品的表面起伏有关，在荧光屏上就会得到样品表面形貌的立体图像。

扫描电镜分辨率较低(3～10nm), 不及透射电镜，多用于细胞整体或组织的观察。

样品利用CO2 临界点干燥法处理 样品观察前喷镀一层金膜 一般扫描电镜的分辨本领仅为3 nm