AFM(原子力顯微鏡)的工作原理主要基於微小探針與樣品表面之間的原子力互動作用。
在AFM中，使用一個微小的懸臂，一端固定，另一端連線著對微弱力極其敏感的針尖。當針尖在樣品表面掃描時，由於針尖尖端的原子與樣品表面的原子之間存在極微弱的作用力（例如範德華力），這會導致微懸臂產生微小的形變。這種形變可以通過雷射的偏移來測量，從而獲得樣品的輪廓信息。
AFM的解析度可以達到原子級別，這使得它能夠直接探測和操縱納米級別的物體。AFM有幾種不同的操作模式，包括接觸式、非接觸式和輕敲式，這些模式根據探針與樣品表面的相互作用方式不同而有所區別。例如，接觸式模式利用探針和樣品表面的原子力互動作用，而非接觸式模式則利用原子間的長距離吸引力來操作。
此外，通過控制針尖與樣品之間的距離，可以測量樣品表面的各種特性，如彈性等。總的來說，AFM是一種能夠在大氣和液體環境下，對各種材料和樣品進行納米級別物理性質探測的高解析度顯微鏡。