Помимо исследовательских приложений сканирующий туннельный микроскоп получил широкое применение для направленного манипулирования атомами на поверхности твердого тела. В зависимости от специфики используемых закономерностей выделяют параллельные и перпендикулярные процессы переноса атомов. В параллельных процессах атомы или молекулы заставляют двигаться вдоль поверхности, в перпендикулярных же их переносят с поверхности на острие зонда и обратно. В обоих случаях конечной целью является перестройка поверхности на атомном уровне. Такую перестройку можно рассматривать как серию последовательных действий, приводящих к селективному разрыву химических связей между атомами и к последующему образованию новых связей. С другой точки зрения это идентично движению атома по некоторой потенциальной поверхности от начального к конечному состоянию. Оба взгляда позволяют понять физические механизмы, посредством которых осуществляется манипуляция атомами с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа.
