原子力顯微鏡對比于現(xiàn)有的其它顯微工具，以其高分辨、制樣簡單、操作易行等特點而備受關(guān)注，并在生命科學、材料科學等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，極大地推動了納米科技的發(fā)展，促使人類進入了納米時代。

AFM原子力顯微鏡中針尖與樣品之間的作用力

原子力顯微鏡檢測的是微懸臂的偏移量，而此偏移量取決于樣品與探針之間的相互作用力。其相互作用力主要是針尖Z后一個原子和樣品表面附近Z后一個原子之間的作用力。

當探針與樣品之間的距離d較大(大于5nm)時，它們之間的相互作用力表現(xiàn)為范德華力。可假設針尖是球狀的，樣品表面是平面的，則范德華力隨1Pd2變化。如果探針與樣品表面相接觸或它們之間的間距d小于0.3nm，則探針與樣品之間的力表現(xiàn)為排斥力。這種排斥力與d13成反比變化，比范德華力隨d的變化大得多。探針與樣品之間的相互作用力約為10^-6~10^-9N，在如此小的力作用下，探針可以探測原子，而不損壞樣品表面的結(jié)構(gòu)細節(jié)。

簡而言之，AFM原子力顯微鏡的原理是：將一個對微弱力及其敏感的長為100-200微米的Si或Si3N4材料的微懸臂一端固定，另一端有一個針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，針尖原子與樣品表面原子間的及其微弱的作用力，使微懸臂發(fā)生彎曲，通過檢測微懸臂背面反射出的紅色激光光點在一個光學檢測器上的位置的變化可以轉(zhuǎn)換成力的變化(被反射激光點位置變化或是微懸臂梁彎曲的變化與力的變化成正比)，通過控制針尖在掃描過程中作用力的恒定同時測量針尖縱向的位移量，從而Z終還原出樣品表面的形貌像。