17世纪，世界上第一台光学显微镜发明成功，并且利用这台显微镜，人类首次观察到了细胞的结构，从而开始了人类使用仪器研究微观世界的新时代。但是，由于受光波长的限制，光学显微镜的分辨率只能达到10^-6m~10^-7m。20世纪初，利用电子透镜使电子束聚焦的原理，成功的发明了电子显微镜，它的分辨率达到了10^-8m。有了电子显微镜，比细胞小得多的病毒也露出了原形，增强了人们观察微观世界的能力。

　　1982年，格尔德·宾宁(Binning)和海因里希·罗雷(Rohrer)在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明了，世界上第一台具有原子分辨率的扫描隧道显微镜，利用针尖和表面间的隧道电流随间距变化的性质来探测表面的结构，获得了实空间的原子级分辨图像。这一发明使显微科学达到了一个新的境界，并对物理、化学、生物、材料等领域的研究产生了巨大的推动作用。为此格尔德·宾宁和海因里希·罗雷于1986年被授予诺贝尔物理奖。