触摸原子是可能的。
你感受过原子吗？我们是由原子组成的，无论是在我们自己的身体里，还是在物质世界的各个方面，我们总是与原子接触。但是我们自己感觉不到它们。即使你把手掌放在桌面上，你实际上并没有感觉到原子——你感觉到的是电子以接近光速的速度围绕每个原子旋转所产生的静电场的排斥力。它们产生负电荷，阻止其他也带负电荷的原子靠得太近。在这个细节层次上，整个“硬”表面世界已经变得类似于难以想象数量的微小单极磁铁试图将自己粘在一起。
科学家第一次真正尝试在原子尺度上“感受”物质，这打开了大门。在1981年，为IBM Zurich工作的研究人员格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔开发了扫描隧道显微镜(STM)。基于量子力学的一个基本效应，STM将一个非常尖的针尖放在非常靠近被检测材料的地方。当获得电荷时，电子“跳离”探针尖端并“隧穿”材料。这种隧道模式——电子从尖端跳到材料的位置和时间——为你提供了材料的图像，就像它被X射线穿透一样。虽然原子不能紧密连接，但宾尼希和巴兹尔利用量子隧道，让它们如此温柔地相互吃草——这项研究为他们赢得了1986诺贝尔物理学奖。
1985年，Binnig继续对STM进行了第一次真正的改进——“原子力显微镜”(AFM)，在探针的尖端增加了一个微机械振子。当AFM针尖来回振动时，它在原子尺度上扫描材料区域。这种尖端只有百万分之一米长，不仅可以“读取”它下面的材料，而且(在适当的电荷下)甚至可以用来推动材料，轻轻地将单个原子推到一个新的位置。为了展示他们新发现的能力，IBM在1989发布了一张著名的照片，照片中一组氙原子排列在IBM的标志中。这不是一件容易的事情——允许电子从尖端隧道进入材料的量子效应也使得这些原子非常容易“走出”AFM诱导的位置。
原子力显微镜使“读”和“写”原子成为可能，但美国北卡罗来纳大学一名非常聪明的研究生想出了触摸原子的方法。拉塞尔·M·泰勒将原子力显微镜产生的信息输入一台价值数百万美元的图形超级计算机。使用这些数据生成探针尖端下材料的三维“轮廓”。虽然AFM扫描生成的图像粗略地描述了原子的“形状”，但泰勒的可视化提供了深度、位置和方向感——不仅是一个原子，还包括化学上相关的原子(分子)相对于原子的结构。这些原子和分子被投影到一个桌子大小的表面上，当用特殊的3D眼镜观看时，它们看起来就像苹果和橙子一样真实。
泰勒为他的研究设备添加了最后一点触觉——他的VR系统有触觉界面；换句话说，它可以为桌面虚拟世界中显示的对象提供一种虚假的“触感”。你可以(虚拟地)用手划过原子表面，甚至推着它们转，感觉它们回到原来的位置。正如泰勒命名的那样，这个纳米机械手成为了第一个虚拟现实时代的标志性作品之一。他们与一些研究化学家分享了他的工作。令他们惊讶的是，他们可以通过理论上一直很抽象的化学键和分子结构来“感觉”，并且发现他们从来不知道这些物质，因为他们的触觉揭示了甚至没有人想到的直观细节。纳米操纵器涉及许多感官，这使得原子尺度变得有形，并为化学家提供了一个不可思议的工具来思考他们的工作。
纳米操纵器使原子尺度变得有形。
但是纳米机械手很大，很贵，很精致。STM和AFM需要一定程度的精度和支持，所以把它们放进最稀有的实验室套件——如果要尝试，还需要1万美元以上的超级计算机才能把它们转换成纳米操纵器。泰勒精心设计了一个独特的突破工具。甚至为AFM扫描准备样品也需要大量的工作；原子力显微镜和扫描隧道显微镜的实验对象必须被放置在一个隔离的真空室中，这立即排除了对远处任何生物进行原子尺度的观察。
研究人员克里斯托弗博尔顿(Christopher Bolton)在墨尔本大学的一个实验室中有了一个意外的发现，为纳米尺度打开了一个毒性更小的窗口。在他关于激光的工作中，博尔顿看到了他以前从未见过或听说过的东西——从多个角度照射微观事物，导致同一物体的多个视图。博尔顿可以用非常简单的数学观点将这些图像总结成一个非常小的东西的单一视图。
有多小？光学显微镜达到了半微米(微米是一米的百万分之一)所能看到的物理极限——因为那时的东西太小了，比光的波长还小。博尔顿发现，通过使用他的用光束从各个角度拍摄物体的方法，他只能拍摄二十分之一大小的物体的图像——只有25纳米(十亿分之一米)。
这项技术可以用于几乎任何你想放在显微镜载玻片上的样品——不需要真空。博尔顿报道说:“我们将一种活细菌放在载玻片上，观察它挣扎的过程。博尔顿的发现——他与研究顾问雷·达加斯廷(Ray Dagastine)一起成为了初创公司Tiny Bright Things似乎为医学和生物学提供了他们需要的观察基础，以了解细菌、病毒以及我们身体和环境之间深层次但鲜为人知的相互作用。
400年前，第一台显微镜给了我们一扇通向我们从未想象过的世界的窗户。这些最新的显微镜为我们从理论上了解但从未在实践中参观过的世界开辟了新的前景。看到纳米生物的舞蹈，我们会学到多少？也许用不了多久，一些有进取心的研究生就会在这台新显微镜上敲击触觉界面，这样我们就可以触摸到病毒的表面，感受到它的刺突蛋白，也许还能更好地学会如何保护自己免受这些蛋白的影响？