掃描隧道顯微鏡的裝備比電子顯微鏡復雜，它配置有自動控制儀，用以跟蹤所要觀察的區域，它不僅能觀察材料表面的原子結構，而且可以通過針尖和試樣表面間的相互作用，對表面的原子或吸附原子進行移出和植入操縱，有目的地使其排列組合，形成圖樣，其尺寸小到只有幾個納米。最早實現原子操縱的是1990年美國加利福尼亞州IBM研究實驗室，他們在鎳表面將35個氙原子排列成“IBM”三個字母，每個字母為5納米尺寸，成為世界上最小的商標。後來，他們又在鉑表面上移動壹氧化碳分子排列成壹個小人圖案，稱為分子人。圖案中每個白斑都是壹氧化碳分子，分子直立，氧在上面，分子人高5納米。1995年有報道說，已經在2厘米×2厘米的矽片上制造了16個掃描隧道顯微鏡陳列，可同時運作。