Un microscop cu forță atomică (AFM) este un microscop extrem de precis care imaginează o probă prin mișcarea rapidă a unei sonde cu un vârf de mărime nanometrică pe suprafața sa. Acesta este destul de diferit de un microscop optic care folosește lumina reflectată pentru a imaginea o probă. O sondă AFM oferă un grad de rezoluție mult mai mare decât un microscop optic, deoarece dimensiunea sondei este mult mai mică decât cea mai fină lungime de undă a luminii vizibile. Într-un vid ultra-înalt, un microscop cu forță atomică poate imagini atomi individuali. Capacitățile sale de rezoluție extrem de înaltă au făcut AFM popular printre cercetătorii care lucrează în domeniul nanotehnologiei.
Spre deosebire de microscopul de scanare cu tunel (STM), care imaginează o suprafață indirect prin măsurarea gradului de tunel cuantic dintre sondă și probă, într-un microscop cu forță atomică sonda fie face contact direct cu suprafața, fie măsoară legăturile chimice incipiente dintre sondă și probă. .
AFM folosește un cantilever la microscală cu un vârf de sondă a cărui dimensiune este măsurată în nanometri. Un AFM funcționează în unul dintre cele două moduri: modul contact (static) și modul dinamic (oscilant). În modul static, sonda este ținută nemișcată, în timp ce în modul dinamic oscilează. Când AFM este adus aproape de suprafață sau intră în contact cu suprafața, cantileverul se deflectează. De obicei, deasupra consolei este o oglindă care reflectă un laser. Laserul se reflectă pe o fotodiodă, care măsoară cu precizie deviația acesteia. Când oscilația sau poziția vârfului AFM se schimbă, aceasta este înregistrată în fotodiodă și se construiește o imagine. Uneori sunt folosite alternative mai exotice, cum ar fi interferometria optică, detecție capacitivă sau vârfuri de sondă piezoresistive (electromecanice).
Sub un microscop cu forță atomică, atomii individuali arată ca niște bloburi neclare într-o matrice. Pentru a oferi acest grad de rezoluție este nevoie de un mediu de vid ultra-înalt și de un cantilever foarte rigid, care îl împiedică să se lipească de suprafață la distanță apropiată. Dezavantajul unui cantilever rigid este că necesită senzori mai precisi pentru a măsura gradul de deformare.
Microscoapele de scanare cu tunel, o altă clasă populară de microscoape de înaltă precizie, au de obicei o rezoluție mai bună decât AFM, dar un avantaj al AFM este că pot fi utilizate într-un mediu ambiant lichid sau gazos, în timp ce un STM trebuie să funcționeze în vid înalt. Acest lucru permite imagistica probelor umede, în special a țesutului biologic. Atunci când este utilizat în vid ultra-înalt și cu o consolă rigidă, un microscop cu forță atomică are o rezoluție similară cu un STM.