איך עובד מיקרוסקופ מינהור סורק? איך רואים ומזיזים אטומים? ומאין נובעת הרגישות הגבוהה המאפשרת מיפוי ברמה אטומית?  
לב ליבו של המיקרוסקופ הוא מחט חדה עד כדי אטום בודד בקצה חודה. את המחט מקרבים לפני השטח של החומר הנמדד, תוך כדי הפעלת מתח חשמלי בינו לבין המחט. על פי הפיזיקה הקלאסית, כל עוד המחט לא נוגעת בפני החומר, המעגל החשמלי הכולל את המחט, מקור המתח והחומר הנמדד, ישאר פתוח ולא יזרום זרם חשמלי בין המחט לחומר. לעומת זאת, לפי הפיזיקה הקוונטית, אם מקרבים את המחט מספיק קרוב לפני החומר, מרחק של אנגסטרומים בודדים, שזה בערך מיליונית מקוטרה של שערת ראשנו, יווצר בין המחט לחומר הנמדד זרם אלקטרונים. זאת על אף שהמעגל החשמלי, לכאורה, אינו סגור!
הזרם שנוצר נקרא "זרם מִנְהוּר" והוא תוצאה ישירה של אפקט קוונטי טהור הנקרא "מִנְהוּר" [1], על פיו חלקיקים קוונטיים יכולים, בהסתברות מסוימת, לעבור מחסומי אנרגיה גם אם אין להם מספיק אנרגיה לעוברם. במושגי המכניקה הקלאסית, הדבר דומה לכדור המצליח לעבור (או "למנהר") דרך קיר גבוה, גם אם לא נזרק בעצמה מספיק גבוהה כדי לאפשר לו לעבור מעליו. במקרה שלנו, הכדור הוא האלקטרון המנסה לעבור ממחט המיקרוסקופ אל פני החומר הנמדד, דרך "הקיר", המיוצג על ידי הרווח הקטן בין המחט לחומר. רווח זה הוא מבודד חשמלי. בראייה קלאסית, אין לאלקטרון מספיק אנרגיה לעבור דרכו. אולם, אם הרווח מספיק קטן, אופיו הקוונטי של האלקטרון מקנה לו סיכוי לעבור דרך "הקיר" ולהגיע אל פני החומר הנמדד.
הסיכוי למנהור תלוי באופן מעריכי במרחק בין המחט לפני החומר, והוא גם קובע את עוצמת זרם המִנְהוּר. אם הקטנת המרחק באנגסטרום בודד תגדיל את עוצמת הזרם פי עשרה, אזי הקטנתו בשני אנגסטרום כבר תגביר אותה פי מאה. התלות החזקה הזו של עוצמת זרם המִנְהוּר במרחק המחט מפני החומר היא לב כל העניין! היא זו שמקנה למיקרוסקופ את הרגישות הנדרשת למיפוי פני החומר ברזולוציה אטומית.  
נדמיין לרגע את פני החומר, אשר האטומים שלו מסודרים באופן מחזורי בסריג, כמעין קרטון ביצים, כאשר הביצים מייצגות את אטומי הסריג [2]. כעת נשאל - כיצד משתנה זרם המנהור כאשר מסיעים את מחט המיקרוסקופ בגובה מסויים מעל קרטון הביצים הדמיוני? כשהמחט נמצאת מעל קודקוד ביצה (אטום), מרחק המחט מפני החומר הוא הקטן ביותר ולכן עוצמת זרם המנהור תהיה מירבית. כאשר המחט נעה אל עבר הואדי השרוי בין הביצים, המרחק קטן ועוצמת הזרם יורדת לערכה הנמוך ביותר. כך מיפוי פני החומר בעזרת זרם המנהור, הרגיש כל כך למרחק המחט מהחומר, נותן תמונה טופוגרפית של פני השטח ובעצם מאפשר לנו "לראות" את אטומי החומר ואת הסידור המחזורי שלהם בתוך הסריג.
המיקרוסקופ מאפשר לנו לא רק לראות, אלא גם להזיז אטומים ולארגן אותם במבנים זעירים, אטום אחר אטום. לשם כך, מפזרים אטומים בודדים של יסוד מסויים, לדוגמה ברזל, על פני שטח של חומר סריגי אחר, לדוגמה נחושת. הדבר דומה לקרטון ביצים תעשייתיות, שעליו פיזר לנו המוכר שתיים שלוש ביצי חופש אורגניות, כג'סטה ללקוחות קבועים שמגיע להם לטעום את טעם החופש. אטומי הברזל "הזרים" אינם חלק מהמבנה הסריגי של מצע הנחושת, ולכן הם קשורים אליו באופן חלש יותר (כמו גם ביצי החופש המאיימות להתנפץ אל הקרקע עם כל הטיה לא רצונית של תבנית הביצים). כאשר מרחפים עם מחט המיקרוסקופ מספיק קרוב לאטום זר שכזה, נוצר קשר כימי בינו ובין האטום הבודד היושב בקצה המחט, הגובר על המשיכה של אטום הברזל למצע הנחושת. קשר זה מאפשר להשתמש בחוד המחט על מנת לגרור את האטום על פני השטח וכך לארגן את האטומים הזרים במבנים זעירים, ממש כמו לגו של אטומים. הטכניקה הזו נקראת מניפולציה אטומית, והיא מאפשרת ליצור התקני חישוב אלקטרוניים זעירים לאין שיעור.
ומה לגבי אלקטרונים? האם אותם ניתן לראות בעזרת המיקרוסקופ? התשובה היא כן! האם הם ייראו כגלים או כחלקיקים? זה כבר נושא לפוסט אחר.

מקורות ולקריאה נוספת:
[1] - על מינהור באתר מדע גדול, בקטנה
[2] - הסבר על חומרים מחזוריים ו"גבישי זמן" באתר מדע גדול, בקטנה