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。