Un instrument utilisé pour voir des objets trop petits pour l'œil nu, nécessitant de la stabilité.Un microscope est un instrument qui grossit des objets trop petits pour être vus à l'œil nu, tels que des cellules, des bactéries ou des atomes individuels. Le défi central en microscopie est la stabilité : toute vibration ou dérive brouille l'image, c'est pourquoi les microscopes à haute résolution sont montés sur des tables lourdes et isolées et utilisent des systèmes de rétroaction pour corriger la dilatation thermique ou le bruit mécanique. Les microscopes modernes vont bien au-delà des simples loupes, utilisant des électrons, des rayons X, ou même des effets quantiques pour sonder la matière à des échelles allant du micromètre au picomètre.
Les premiers microscopes composés ont été construits à la fin du XVIe siècle par des fabricants de lunettes hollandais, et Antonie van Leeuwenhoek a ensuite utilisé des modèles simples à lentille unique pour observer des bactéries et des spermatozoïdes dans les années 1670. Le microscope électronique a été inventé en 1931 par Ernst Ruska et Max Knoll, et le microscope à effet tunnel a suivi en 1981, développé par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer chez IBM Zurich.
La plupart des microscopes fonctionnent en focalisant une forme de rayonnement—lumière visible, électrons ou rayons X—sur l'échantillon, puis en agrandissant le signal résultant avec des lentilles ou des détecteurs. La résolution est limitée par la longueur d'onde du rayonnement utilisé : la lumière visible peut distinguer des détails d'environ 200 nanomètres, tandis que les microscopes électroniques, utilisant des longueurs d'onde beaucoup plus courtes, peuvent résoudre des atomes individuels. Pour les microscopes à sonde locale, une pointe fine scanne physiquement la surface, mesurant des forces ou des courants électriques point par point pour construire une image sans aucune lentille.
Les microscopes sont essentiels en biologie, en médecine, en science des matériaux et en nanotechnologie—du diagnostic des maladies sur des échantillons de tissus à l'inspection des puces semi-conductrices et au développement de nouveaux matériaux à l'échelle atomique.
Le microscope à effet tunnel est si sensible qu'il peut imager des atomes individuels, et sa pointe est généralement affinée jusqu'à un seul atome à son extrémité.
