原子力顯微鏡是利用原子之間的作用力通過儀器的檢測系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等成像的儀器。具有原子級別分辨率，成像分辨率高，并且能提供三維表面圖，近年來在納米功能材料、生物、化工和醫(yī)藥方面得到廣泛的使用。

原子力顯微鏡的功能

　　原子力顯微鏡*基本的功能是：通過檢測探針和樣品作用力來表征樣品表面的三維形貌。因為樣品表面的高低起伏情況可以準(zhǔn)確的以數(shù)值的形式反饋回來，所以能夠通過對樣品表面整體的圖像進(jìn)行分析，得到樣品表面的粗糙度、平均梯度、顆粒度、孔結(jié)構(gòu)以及孔徑分布的參數(shù)等;若對小范圍的樣品表面的圖像進(jìn)行分析，還可以獲得物質(zhì)的晶形結(jié)構(gòu)、分子的結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、表面積及體積等方面的信息。

　　原子力顯微鏡的測量方法是力-距離曲線，這便可以傳遞出很多樣品的信息。測量并記錄探針在接近或是壓入樣品表面又離開的過程中所受到的力，得到針尖和樣品間的力-距離曲線。再通過分析曲線，就可以得到樣品表面的硬度、粘彈性、壓彈性等物理 性質(zhì);如果樣品為生物分子或有機物，還可以通過探針與分子的結(jié)合拉伸知道分子的聚集狀態(tài)、拉伸彈性、空間構(gòu)象等一系列屬性。

　　另外，原子力顯微鏡還可以對分子或原子機型操縱、加工和修飾，從而創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。

原子力顯微鏡的優(yōu)點

　　原子力顯微鏡具有超高的空間分辨率，放大倍數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往的顯微鏡：光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)一般不超過1000倍;電子顯微鏡的放大倍數(shù)的極限也就是100萬倍;而原子力顯微鏡的放大倍數(shù)是電子顯微鏡的1000倍，高達(dá)10億倍，也就是說可以直接觀察到物質(zhì)的分子和原子，為人類提供了探索微觀世界的理想工具。

　　原子力顯微鏡具有廣泛的研究對象，原子力顯微鏡不僅可以對導(dǎo)體、半導(dǎo)體進(jìn)行研究，還可以對絕緣體材料進(jìn)行研究，如：各種金屬、半導(dǎo)體材料、陶瓷等;另外原子力顯微鏡還可以對生物樣品進(jìn)行研究，如動植物或細(xì)菌的組織、細(xì)胞、生物大分子等。

　　原子力顯微鏡的制樣過程簡單易行，只需對樣品稍加固定便可進(jìn)行觀察。而其它顯微鏡對觀察的樣品卻要進(jìn)行繁瑣的處理，如在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，電子顯微鏡必須對樣品進(jìn)行脫水、包埋、切片、染色、固定等處理;激光掃描共聚顯微鏡必須對樣品進(jìn)行特殊的熒光染色;掃描隧道顯微鏡要求樣品的表面具有導(dǎo)電性，否則就得進(jìn)行鍍金處理。

　　除上述優(yōu)點，原子力顯微鏡還具有多樣的試驗環(huán)境。既可以在真空中試驗，也可以在大氣中，甚至還可以在溶液中觀察樣品，同時對溫度沒有特殊要求，高溫、低溫皆可以進(jìn)行。

原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡的對比

　　原子力顯微鏡是以掃描隧道顯微鏡基本原理發(fā)展起來的掃描探針顯微鏡。原子力顯微鏡可以檢測很多樣品，提供表面研究和生產(chǎn)控制或流程發(fā)展的數(shù)據(jù)，這些都是常規(guī)掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。那么這二者之間的優(yōu)缺點到底有哪些呢?

　　原子力顯微鏡相對于掃描電子顯微鏡具有許多優(yōu)點。不同于掃描電子顯微鏡只能提供二維圖像，原子力顯微鏡提供真正的三維表面圖。同時，原子力顯微鏡不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。掃描電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。

　　和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，原子力顯微鏡的缺點在于成像范圍太小、速度慢，受探頭的影響太大。

　　原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比，由于能觀測非導(dǎo)電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當(dāng)前在科學(xué)研究和工業(yè)界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎(chǔ)就是原子力顯微鏡。