我们知道，一般情况下金属和半导体材料具有正的电导，即流过材料的电流随着所施加的电压的增大而增加。但在单分子尺度下，由于量子能级与量子隧穿的作用会出现新的物理现象──负微分电导。中国科技大学的科学家仔细研究了基于C60分子的负微分电导现象。他们利用STM针尖将吸附在有机分子层表面的C60分子“捡起”，然后再把粘有C60分子的针尖移到另一个C60分子上方。这时，在针尖与衬底上的C60分子之间加上电压并检测电流，他们获得了稳定的具有负微分电导效应的量子隧穿结构。
这项工作通过对单分子操纵构筑了一种人工分子器件结构。这类分子器件一旦转化为产品，将可广泛的用于快速开关、震荡器和锁频电路等方面，这可以极大地提高电子元件的集成度和速度。
近年来，科学家还在构造和组装分子尺度的机械设备方面取得了不少重要成果，已设计出了类似齿轮、开关、转栅等简单装置的分子器件。例如：已经有科学家报道了用DNA分子制造出一种可以反复开合的镊子，而其每条臂的长度只有７个纳米。我们相信，通过物理、化学、分子生物学、电子学和材料科学的合作，一类基于单原子、单分子的纳米尺度的电子学器件将逐步涌现，并最终转化为造福于我们生活的产品。
四、在STM基础上发展起来的各种新型显微镜
4.1 扫描隧道显微镜的局限性
由于扫描隧道显微镜领域天生就是交叉科学，其根深埋于量子力学、固体物理、化学物理、电子物理、机械工程和控制论之中，所以尽管扫描隧道显微镜有着许多优点，发展迅速并在很多领域得到应用。但由仪器本身的工作方式所造成的局限性也是显而易见的，主要表现在以下三个方面：
扫描隧道显微镜在恒电流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差.
扫描隧道显微镜所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导体，观测的效果就差于导体，对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面的分辨率。
扫描隧道显微镜的工作条件受限制，如运行时要防振动，探针材料在南方应选铂金，而不能用钨丝，钨探针易生锈。
4.2 各种新型显微镜
基于STM的基本原理，现在已发展起来了一系列扫描探针显微镜(SPM)，如原子力显微镜(AFM)、磁力显微镜（MFM）、弹道电子发射显微镜(BEEM)、光子扫描隧道显微镜(PSTM)、扫描电容显微镜（SCAM）、扫描近场光学显微镜（SNOM）、扫描近场声显微镜、扫描近场热显微镜、扫描电化学显微镜等。这些显微技术都是利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面在纳米尺度表现出的物理性质和化学性质。现简要
介绍几种与STM有密切勿联系的新型显微镜。
4.2.1 原子力显微镜（AFM）
原子力显微镜，Atomic Force Microscope (AFM)，是利用原子、分子间的相互作用力（主要范德华力，价键力，表面张力，万有引力，以及静电力和磁力等）来观察物体表面微观形貌的新型实验技术。
原理简述：利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与样品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲，偏离原来的位置。根据扫描样品时探针偏离量或其它反馈量重建三维图像，就能间接获得样
品表面的形貌图。
AFM突破了STM只能够用于扫描不容易氧化的良导体样品的限制，可以扫描导体和绝缘体。AFM具有多种扫描模式：接触扫描模式是原子力显微镜的基本工作模式，轻敲扫描模式(Tapping Mode)特别适用于检测生物样品及其它柔软、易碎、粘附性较强的样品。
