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微观低能电子激发 材料的低能电子的行为决定了材料的表现与应用。所以低能电子序通常被用来定义材料的功能。例如，电子的低能激发能谱决定了材料属于导体、半导体还是绝缘体；若单电子能谱存在能隙，同时电子对波函数有长程相位关联则材料具有超导性；若考虑电子激发的动量与自旋结构，则可以定义材料的磁性以及拓扑性。如今功能材料及其器件的尺寸已经逼近甚至达到了量子极限，为了能够准确理解器件的量子性能，我们需要从微观角度探测其电子的低能激发。扫描隧道显微镜是实现这一目标的首选工具。尤其当它与极低温、超高真空、强磁场等极端测量条件相结合时，往往能对电子的行为作出决定性的论断。利用扫描隧道显微镜技术，可以在能量和空间坐标中捕捉到无散射的拓扑电子高速通道，可以在二维或三维超导体中观察超导态的电子轨道分辨以及电子玻色子耦合，也可以在量子计算材料-铝晶粒超导体-上观察到独特的单电子动力学行为。这些微观测量所揭示的电子动力学机制能够使人们对材料的理解超越经验的层次。