Esta imagem, obtida através de um microscópio de corrente de tunelamento mostra de forma clara os átomos na composição de uma superfície de ouro (100).
A reconstrução da superfície leva a que os átomos superficiais se desviem do padrão da estrutura cristalina e se disponham em colunas com vários átomos de largura e com sulcos entre si.
O microscópio de corrente de tunelamento é um aparelho que permite observar a superfície de átomos e moléculas com uma resolução muito superior à dos microscópios ópticos ou eletrônicos, através do fenómeno de tunelamento quântico.
Utiliza-se uma agulha microscópica, à qual se aplica uma pequena diferença de potencial de cerca de 10mV.
Quando a agulha é colocada suficientemente perto da superfície (~10A), os elétrons da amostra começam a tunelar em direção à sonda, o que provoca uma corrente elétrica denominada corrente de tunelamento, que pode ser medida.[102][103]
Um átomo pode ser ionizado através da remoção de um dos seus elétrons. A carga elétrica faz com que a trajetória de um átomo se curve quando atravessa um campo magnético. O raio de curvatura é determinado pela massa do átomo.
O espectrómetro de massa usa este princípio para medir o rácio massa/carga dos íons. Se uma amostra contém vários isótopos, o espectrómetro de massa consegue determinar a proporção de cada isótopo na amostra medindo a intensidade dos diferentes raios dos íons.
Entre as técnicas para vaporizar átomos contam-se a espectrometria de emissão atómica por plasma acoplado indutivamente e espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente, ambas usando plasma para vaporizar amostras para análise.[104]
A espectroscopia de perda de energia de elétrons mede a perda de energia de um raio de elétrons no interior de um microscópio eletrônico de transmissão no momento em que esse raio interage com uma parte da amostra.
A tomografia de sonda atômica tem uma resolução tridimensional sub-nanométrica e pode identificar quimicamente átomos individuais usando espectrometria de massa de tempo de voo.
Os espectros de estados excitados podem ser usados para analisar a composição atómica de estrelas distantes.
Os comprimentos de onda específicos contidos na luz que é emitida pelas estrelas podem ser separados e comparados com as transições em átomos de gás livres.
Estas cores podem então ser replicadas usando uma lâmpada de descarga de gás que contenha o mesmo elemento.
Foi através deste método que se descobriu o hélio no Sol, 23 anos antes de ser encontrado na Terra.
