AFM（Atomic Force Microscope），即原子力顯微鏡，是一種高分辨率的掃描探針顯微鏡技術，由Gerd Binnig、Heinrich Rohrer和Calvin Quate于1986年共同發明。它利用微懸臂上的尖細探針與樣品表面之間的相互作用力來探測樣品的表面形貌和物理性質，具有原子級的分辨率。AFM的主要工作模式包括以下幾種：

一、接觸模式（Contact Mode）

定義：又稱為靜態AFM原子力顯微鏡，在掃描樣品過程中，探針J端始終與樣品保持接觸。

原理：當針尖輕輕掃過樣品表面時，接觸的力量引起懸臂彎曲，進而得到樣品的表面圖形。

特點：

通常情況下，接觸模式都可以產生穩定的、分辨率高的圖像。

由于是接觸式掃描，在接觸樣品時可能會使樣品表面彎曲，多次掃描后，針尖或樣品有鈍化現象。

可以通過改變樣品的上下高度來調節針尖與樣品表面之間的距離，樣品的高度值較準確，適用于物質的表面分析。

在恒高模式中，保持樣品與針尖的相對高度不變，直接測量出微懸臂的偏轉情況，即掃描器在Z方向上的移動情況來獲得圖像。這種模式對樣品高度的變化較為敏感，可實現樣品的快速掃描，適用于分子、原子的圖像的觀察。

二、非接觸模式（Non-Contact Mode）

定義：針尖在樣品表面的上方振動，始終不與樣品接觸。

原理：探測器檢測的是范德華作用力和靜電力等對成像樣品沒有破壞的長程作用力。

特點：

由于為非接觸狀態，對于研究柔軟或有彈性的樣品較佳，針尖或樣品表面不會有鈍化效應。

需要使用較堅硬的懸臂以防止與樣品接觸，所得到的信號更小，需要更靈敏的裝置。

當針尖和樣品之間的距離較長時，分辨率較低。

操作相對較難，通常不適用于在液體中成像，在生物中的應用也很少。

三、輕敲模式（Tapping Mode）

定義：又稱振幅調制模式原子力顯微鏡。

原理：掃描時通過調制壓電陶瓷驅動器使帶針尖的微懸臂以某一高頻的共振頻率和0.01~1nm的振幅在Z方向上共振，同時反饋系統通過調整樣品與針尖間距來控制微懸臂振幅與相位，記錄樣品的上下移動情況，即在Z方向上掃描器的移動情況來獲得圖像。

特點：

適用于柔軟、易脆和粘附性較強的樣品，且不對它們產生破壞，適合在液體中成像。

由于微懸臂的高頻振動，針尖與樣品之間頻繁接觸的時間相當短，因此降低了對樣品的破壞。

在高分子聚合物的結構研究和生物大分子的結構研究中應用廣泛。

總的來說，AFM原子力顯微鏡的這三種工作模式各有優缺點，適用于不同的樣品和研究需求。在實際應用中，需要根據樣品的特性和研究目的選擇合適的工作模式。