在納米科學與材料研究中，原子力顯微鏡（AFM）憑借原理與廣泛應用，不斷揭示微觀世界的奧秘。
其工作原理基于探針與樣品間原子尺度的相互作用力感知。核心部件是一端固定、另一端帶有極細微針尖的微懸臂，針尖與樣品表面輕觸或趨近時，原子間范德瓦爾斯力等微弱作用力致使懸臂彎曲或振幅、頻率改變。如接觸模式中，針尖直接輕壓樣品表面，排斥力使懸臂變形，激光照射懸臂背側，反射光經光電探測器捕捉，通過精確測量光斑位移，換算出樣品表面起伏，構建三維形貌圖像；非接觸模式則保持針尖與樣品數納米距離，靠長程吸引力工作，借懸臂微小振動感知力變化；輕敲模式更為巧妙，探針高頻振動，僅在振幅谷底輕觸樣品，既減少橫向摩擦力對柔軟樣品損傷，又能高分辨率成像。
原子力顯微鏡的應用疆域極為廣闊。在材料科學領域，它精準剖析金屬、半導體、陶瓷等表面粗糙度、顆粒分布、晶格缺陷，助力研發高性能新材料，像觀測石墨烯原子排列，為二維材料研究奠基。對于聚合物，能追蹤分子鏈排布、相變過程，明晰材料性能劣化根源。生物醫學方面，是細胞生物學家的得力助手，可原位觀測活細胞膜動態、蛋白質聚集態，甚至操控單分子，破解生命密碼，比如分辨細胞膜細微結構差異，探究疾病感染機制。電子工業里，檢測芯片光刻精度、電極表面平整度，確保器件微型化、高性能化，排查納米級電路故障隱患。能源研究中，分析催化劑表面活性位點分布、電池電極材料微觀結構，優化儲能轉換效率，推動新能源技術突破。
原子力顯微鏡，以其敏銳“觸覺”，在多學科交叉前沿持續深耕，將人類視野引入微觀深層，為科技創新注入源源不斷動力，帶領科研邁向原子級操控新紀元。
