Binnig と Rohrer の発明は、それ以前の装置とは異なり、世界を分子や原子にまで遡って視覚化することを可能にしました。 STMは1986年にノーベル物理学賞を受賞し、ナノテクノロジーや、電気化学、半導体科学、分子生物学といった多様な分野での幅広い研究への扉を開いた機器として広く認識されています。 1970年代後半、IBMチューリッヒ研究所で共に働いていたBinnigとRohrerは、超伝導のバックグラウンドを持ち、非常に複雑で、表面の特徴から科学者を困惑させる原子表面の研究に魅了されていた。 しかし、既存のツールでは、その探究に限界があった。 既存の技術では、表面の電子構造や不完全性を直接調べることはできませんでした。
光学レンズを使用した通常の顕微鏡は、光の波長よりも小さな物体を見ることができます。 電子顕微鏡は、光学顕微鏡よりも小さなものをはっきりと見ることができるが、それでも個々の原子をはっきりと見ることはできない。
そこでビニッグとローラーは、ナノレベルで原子を見たり操作したりできる新しい装置を独自に作ることにした。 この量子現象は、原子が固体表面から抜け出して一種の雲を形成し、表面上に浮かんでいるもので、別の表面が近づくと、その原子の雲が重なり合って原子の交換が行われる。
BinnigとRohrerは、金属製の鋭い導電性チップを試料の表面上で非常に小さな距離で操作することにより、チップと表面の間に流れる電流の量を測定できることを発見した。 この電流の変化から、試料の内部構造や表面の高低差に関する情報を得ることができる。 そして、この情報から、試料表面の3次元原子スケールマップを作成することができるのである。
1979年1月、BinnigとRohrerは、STMに関する最初の特許開示を行った。 その後、研究者であるChristoph Gerberの協力を得て、顕微鏡の設計と製作を開始した。 振動やノイズの低減、探針の位置や動きの正確な制御、探針自体の切れ味の向上などである。
最初の実験は、金の結晶の表面構造に関するものだった。 その結果、正確な間隔で並んだ原子の列と、原子1個分の高さの段差で区切られた広いテラスが画像に映し出された。 「私はその画像を見るのをやめられませんでした」と、ビニッヒはその最初の実験についてのノーベル賞受賞講演で述べている。 「顕微鏡はさらに改良され、機械的な設計の精度が向上し、ますます鮮明な画像を得ることができるようになった。 そしてまもなく、ビニッヒとローラーの発明の意義は世界中の科学者に伝わり始め、彼らは突然、個々の原子や分子のナノスケールの世界に初めてアクセスすることになった。
最初のSTMが作られてからわずか5年後、BinnigとRohrerにノーベル物理学賞を授与するにあたり、ノーベル委員会はこの発明が「物質の構造を研究するための…まったく新しい分野」を切り開いたと述べています。
ビニッヒとローラーの画期的な発明は、IBMが開拓してきたナノテクノロジー研究の出発点となった。 STMは、その高解像度の画像処理能力と幅広い応用性により、物理学、化学、工学、材料科学の分野で主要な用途を見つけました。
1986年にBinnigが開発したSTMの子である原子間力顕微鏡（AFM）は、電気を通さない物質を画像化できるようにし、顕微鏡の新分野を切り開いたのです。 AFMに加え、BinnigとRohrerの走査型トンネル顕微鏡は、関連する機器や技術を生み出し、以前は観察できなかった表面や材料を観察、探索、操作する能力に革命をもたらした
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