Vynález Binniga a Rohrera umožnil vědcům zobrazit svět až na úroveň molekul a atomů. STM získal v roce 1986 Nobelovu cenu za fyziku a je všeobecně považován za přístroj, který otevřel dveře nanotechnologiím a široké škále výzkumů v tak odlišných oblastech, jako je elektrochemie, polovodičová věda a molekulární biologie.
STM vznikl ze spolupráce dvou vědců, kteří chtěli posunout hranice objevů. Binnig a Rohrer, kteří pracovali společně ve výzkumné laboratoři IBM v Curychu na konci 70. let 20. století, měli zkušenosti se supravodivostí a byli fascinováni studiem atomových povrchů – tématem mimořádně složitým, které vědce mátlo kvůli odlišným vlastnostem těchto povrchů. Jejich zkoumání však bylo omezeno stavem existujících nástrojů. Žádná existující technologie neumožňovala vědcům přímo zkoumat elektronickou strukturu a nedokonalosti povrchu.
Běžný mikroskop, který využívá optické čočky, dokázal zobrazit objekty menší než vlnová délka světla. Elektronový mikroskop dokázal zobrazit menší věci s větší jasností než optický mikroskop, ale stále nedokázal jasně zobrazit jednotlivé atomy.
Binnig a Rohrer se proto rozhodli sestrojit vlastní přístroj – něco nového, co by bylo schopné vidět a manipulovat s atomy na úrovni nanorozměrů. Za tímto účelem začali experimentovat s tunelováním, kvantovým jevem, při němž atomy uniknou z povrchu pevné látky a vytvoří jakýsi oblak, který se vznáší nad povrchem; když se přiblíží jiný povrch, jeho atomový oblak se překryje a dojde k výměně atomů.
Manévrováním ostrého kovového vodivého hrotu nad povrchem vzorku v extrémně malé vzdálenosti Binnig a Rohrer zjistili, že lze měřit množství elektrického proudu tekoucího mezi hrotem a povrchem. Změny tohoto proudu by mohly poskytnout informace o vnitřní struktuře a výškovém reliéfu povrchu. A z těchto informací bylo možné sestavit trojrozměrnou mapu povrchu vzorku v atomárním měřítku.
V lednu 1979 podali Binnig a Rohrer své první patentové oznámení o STM. Brzy poté začali s pomocí kolegy Christopha Gerbera navrhovat a konstruovat samotný mikroskop.
Během několika prvních měsíců práce na STM museli oba vynálezci provést řadu úprav svého původního návrhu, aby mohli přesně provádět měření v tak miniaturním měřítku. Tyto změny vedly ke snížení vibrací a hluku, přesnějšímu řízení polohy a pohybu snímacího hrotu a zlepšení ostrosti samotného hrotu sondy.
Jejich první experiment se týkal povrchové struktury krystalu zlata. Výsledné snímky ukázaly řady přesně rozmístěných atomů a široké terasy oddělené stupni o výšce jednoho atomu. „Nemohl jsem se na ty snímky přestat dívat,“ řekl Binnig ve své nobelovské přednášce o těchto prvních experimentech. „Byl to vstup do nového světa.“
Další zdokonalování mikroskopu zlepšovalo přesnost mechanické konstrukce a vedlo ke stále jasnějším obrazům. A brzy se význam Binnigova a Rohrerova vynálezu začal dostávat k vědcům po celém světě, kteří najednou měli poprvé přístup do světa jednotlivých atomů a molekul v nanorozměrech.
Protože STM bylo možné použít i k posouvání a tahání jednotlivých atomů, znamenalo to také, že lidé mohli poprvé manipulovat s tak malými objekty.
Při udělení Nobelovy ceny za fyziku Binnigovi a Rohrerovi pouhých pět let po sestrojení prvního STM Nobelův výbor uvedl, že tento vynález otevřel „zcela nové oblasti… pro studium struktury hmoty“.
Binnigův a Rohrerův průlomový vynález byl výchozím bodem pro výzkum nanotechnologií – oboru, jehož průkopníkem se stala společnost IBM. A díky svému zobrazovacímu výkonu s vysokým rozlišením a široké použitelnosti našel STM významné uplatnění v oborech fyziky, chemie, strojírenství a materiálových věd.
Mikroskop atomárních sil (AFM), potomek STM, který Binnig vyvinul v roce 1986, zahájil nový obor mikroskopie tím, že umožnil zobrazovat materiály, které nejsou elektricky vodivé. Kromě AFM dal Binnigův a Rohrerův skenovací tunelový mikroskop vzniknout celé rodině příbuzných přístrojů a technik, které revolučním způsobem změnily naši schopnost zobrazovat, zkoumat a manipulovat s povrchy a materiály, které dříve nebylo možné pozorovat
.