L’invention, en 1981, du microscope à effet tunnel (STM de Scanning Tunneling Microscope) par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer a ouvert un champ très vaste d’investigations scientifiques et d’applications technologiques. Cette nouvelle technique permet pour la première fois l’observation dans l’espace direct d’atomes et de structures atomiques superficielles dans une large variété d’environnements (ultravide, air, huile, eau, etc.). Depuis l’invention du microscope tunnel, d’autres microscopes à sonde locale ont été développés, et notamment le microscope à effet de force atomique qui permet d’imager non seulement des surfaces conductrices mais aussi des surfaces isolantes. Ces inventions préfigurent peut-être l’aube d’une révolution « nano » industrielle.
À travers les siècles, l’homme a toujours cherché à observer le monde qui l’entoure à une échelle de plus en plus fine. Pour cela il invente la loupe au xve siècle pour observer des insectes, le microscope optique au xviie siècle pour observer des cellules sanguines ou des bactéries…, mais il semble impossible d’observer les éléments ultimes dont est faite la matière : les atomes. Il faut attendre la découverte de la mécanique ondulatoire pour que l’espoir renaisse. Les particules qui constituent la matière peuvent se comporter comme des ondes de longueur d’onde très petite : 0,1 nm (10–10 mètre), c’est-à-dire de la taille d’un atome. De cette dualité onde-corpuscule va naître le microscope électronique — où la source lumineuse d…