通过原子、分子操纵,实现在纳米尺度上对材料进行加工,完成单原子、单分子和单电子器件的制作,一直是人们追求的目标.从电场、力和光方面综述了实现原子、分子操纵的原理,重点介绍了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和光镊子及其在微电子学、信息科学、基因工程、生命科学、计算机科学、生物技术、表面技术等领域的应用,提出了分子操纵的研究方向.

简要阐述了扫描隧道显微镜的基本组成及扫描成像原理,介绍了一种以PIC16C65单片机为微处理器的扫描隧道显微镜电子学系统的组成和接口电路以及部分接口子程序.

作为纳米技术领域中的重要成员，扫描隧道显微镜（STM）有着广阔的应用前景。阐述STM的工作原理、组成以及应用，重点介绍STMIPC－205系列机的系统设计、主要技术指标和应用实例。

概述了扫描隧道显微镜的工作原理，给出了采用压电材料的扫描控制方案及获取样品表面形貌信号的方法，介绍了系统中的ｚ扫描驱动器，ｘｙ扫描驱动器（扫描平台）及其非线性修正方法。

报道自行研制的一种隔振能力强、能在大气和液体中工作的高稳定性扫描隧道显微镜.它通过一个多级齿轮减速器和一个杠杆机构实现并完成探针粗进给到达压电陶瓷管的扫描和平移范围的运动.介绍了电子控制系统的组成,讨论了热漂移及其抑制方法,给出了该仪器在高序定向热裂解石墨(HOPG)、猪脾DNA分子、奥氏体晶界的观测以及石墨表面纳米级加工等方面的应用与研究结果.

在大气环境中用ＳＴＭ进行纳米级超微加工，以高定向热解石墨（ＨＯＰＧ）和金薄膜作为样品，通过在ＳＴＭ探针和样品之间施加一定的脉冲电压制造出了尺度在纳米量级的结构，还对所形成的结构特征进行了分析，总结出部分规律。

根据SIM和AFM的扫描原理,通过CAM设计了一种过载保护装置,使STM和AFM在测试过程中,对超过测试高度的样品停止退针,以免损坏仪器,弥补了仪器设计的不足.

针对目前扫描隧道显微镜超高精度位移的要求，提出了一种基于神经网络的精密工作台控制方案。在分析微位移机构工作原理的基础上，建立了工作台的数学模型。神经网络辨识器在线辨识工作台的机械参数，神经网络自学习PID控制器代替传统PID控制器，实现了样本的在线采集，有效克服了神经网络控制器需要离线训练的缺点。利用BP网络的自学习和自适应能力，实时调整网络加权值，改变控制器的控制系数，增强了系统的实时控制性能。实验结果表明，相对于传统PID控制算法，参考位移量为10Fm时，达到稳态值的时间从3．8S缩短到1．8S，稳态误差从4．29／6减小到1．99／6。

阿贝(Abbe)误差作为纳米计量中的主要误差之一限制着测量精度的提高,故提出了一种新型STM纳米计量仪器,采用3个微型激光干涉仪与STM联用.微型激光干涉仪用来测量探针相对于样品在3个方向上空间位移.与其它STM纳米计量仪器相比,该仪器扫描部分放弃了传统管式扫描器和三角架扫描器,将扫描分为Z向和X-Y平面扫描两部分,Z向扫描由独立的PZT驱动,X-Y扫描由两个PZT驱动的柔性平行四杆导轨完成.这种设计理论上能使Z方向上Abbe误差完全消除,X-Y方向上Abbe臂缩小到扫描范围的一半,最大50 μm,使Abbe误差减小至可忽略的程度.微型激光干涉仪的使用还消除了扫描器PZT的非线性、滞后、爬行和老化等误差.

介绍了一种采用双单元扫描隧道显微镜实现纳米超微定位超微加工的新方法，双单元扫描隧道显微镜由两个Ｚ向同轴ＳＴＭ单元上下组合而成，分别作为样品测量加工单凶与参考定位单元，两者共用一个ＸＹ扫描器，参考定位单元以规则的晶格空间为参考，采用原子阵列伺服寻踪和针尖锁定剂到原子的技术，可以实现纳米级超微定位，与参考定位单元具有相同定位精度的样品测量加工单元采用电压脉冲法可以形成样品表面上的纳米级特征结构。