Þegar sagan þróaðist inn á 1980sárið fæddist nýtt yfirborðsgreiningartæki sem byggt var á eðlisfræði og samþætti margs konar nútímatækni - skannarannsóknarsmásjá (STM). STM hefur ekki aðeins mjög háa staðbundna upplausn (allt að 0.1nm í hliðarstefnu og betri en 0.01nm í lengdarstefnu), það getur beint fylgst með frumeindabyggingu efnisyfirborðsins, og það getur einnig meðhöndla atóm og sameindir, þannig að umbreyta mannlegum Huglægum vilja er lagður á náttúruna. Segja má að skannasmásjáin sé framlenging á augum og höndum manna og kristöllun mannlegrar visku.
Vinnureglan um skannarannsóknarsmásjána er byggð á ýmsum eðliseiginleikum á smásjá eða mesósópískum sviðum. Samspilið þar á milli er greint með því að skanna ofurfínan rannsakanda atómlína fyrir ofan yfirborð efnisins sem verið er að rannsaka, til að fá niðurstöður úr samspili þeirra tveggja. Til að rannsaka yfirborðseiginleika efnis er aðalmunurinn á mismunandi gerðum SPM oddseiginleikar þeirra og samsvarandi háttur þeirra á víxlverkun oddssýnis.
Vinnureglan kemur frá gönggengnisreglunni í skammtafræði. Kjarni þess er þjórfé sem getur skannað á yfirborð sýnisins og hefur ákveðna hlutspennu á milli þess og sýnisins. Þvermál hans er á atómkvarða. Þar sem líkur á rafeindagöngum hafa neikvætt veldisvísissamband við breidd mögulega hindrunarinnar V(r), þegar fjarlægðin milli oddsins og sýnisins er mjög nálægt, verður möguleg hindrunin mjög þunn og rafeindaskýin skarast hvert annað. Þegar spenna er sett á er hægt að flytja rafeindir frá oddinum til sýnisins eða frá sýninu til oddsins í gegnum gangnaáhrifin og mynda jarðgangastraum. Með því að skrá breytingar á göngustraumi milli oddsins og sýnisins er hægt að fá upplýsingar um yfirborðsform sýnisins.
Í samanburði við aðra yfirborðsgreiningartækni hefur SPM einstaka kosti:
(1) Með hári upplausn á lotustigi. Upplausn STM í áttum samsíða og hornrétt á sýnisyfirborðið getur náð 0.1nm og 0.01nm í sömu röð og hægt er að greina stak atóm.
(2) Hægt er að fá þrívíddarmynd af yfirborði í raunverulegu rými í rauntíma, sem hægt er að nota til að rannsaka yfirborðsbyggingar með eða án tíðni. Þessa sjáanlega frammistöðu er hægt að nota til að rannsaka kraftmikla ferla eins og yfirborðsdreifingu.
(3) Hægt er að fylgjast með staðbundinni yfirborðsbyggingu eins atómlags, frekar en einstaka mynd eða meðaleiginleika alls yfirborðsins. Þess vegna er hægt að fylgjast beint með yfirborðsgöllum, endurbyggingu yfirborðs, lögun og staðsetningu yfirborðsaðsogaðra líkama og áhrifa af völdum aðsogaðra líkama. Yfirborðsuppbygging o.fl.
(4) Það getur unnið í mismunandi umhverfi eins og lofttæmi, andrúmslofti og venjulegu hitastigi, og getur jafnvel dýft sýnum í vatn og aðrar lausnir. Engin sérstök tækni til að undirbúa sýni er nauðsynleg og greiningarferlið mun ekki skemma sýnin. Þessir eiginleikar eru sérstaklega hentugir til að rannsaka lífsýni og meta yfirborð sýna við mismunandi tilraunaaðstæður, svo sem vöktun á ólíkum hvarfaaðferðum, ofurleiðnibúnaði og yfirborðsbreytingum rafskauta við rafefnafræðileg viðbrögð.
(5) Í tengslum við Scanning Tunneling Spectroscopy (STS) er hægt að fá upplýsingar um rafeindabyggingu yfirborðsins, svo sem þéttleika ástands á mismunandi stigum á yfirborðinu, rafeindagildrur yfirborðs, breytingar á yfirborðsgetuhindrunum og uppbyggingu orkugaps. .
