Les microscopes à force atomique (AFM) sont un type de microscope. Les AFM fournissent des images d'atomes sur ou dans des surfaces. Comme le microscope électronique à balayage (MEB), l'objectif de l'AFM est d'observer des objets au niveau atomique. En fait, l'AFM peut être utilisé pour examiner des atomes individuels. Il est couramment utilisé dans le domaine des nanotechnologies.

L'AFM peut faire certaines choses que le SEM ne peut pas faire. L'AFM peut fournir une résolution plus élevée que le SEM. De plus, l'AFM n'a pas besoin de fonctionner dans le vide. En fait, l'AFM peut fonctionner dans l'air ambiant ou dans l'eau, il peut donc être utilisé pour voir les surfaces d'échantillons biologiques comme des cellules vivantes.

L'AFM fonctionne en utilisant une aiguille ultrafine fixée à une poutre en porte-à-faux. La pointe de l'aiguille passe sur les crêtes et les vallées du matériau à imager, "sentant" la surface. Lorsque la pointe se déplace vers le haut et vers le bas en raison de la surface, le cantilever dévie. Dans une configuration de base, un laser éclaire le cantilever sous un angle oblique et permet de mesurer directement la déviation du cantilever en modifiant simplement l'angle d'incidence du faisceau laser. De cette manière, une image peut être créée, révélant la configuration des molécules dont la machine produit l'image.

Il existe de nombreux modes de fonctionnement différents pour un AFM. L'un d'eux est le "mode contact", dans lequel la pointe est simplement déplacée sur la surface et les déviations en porte-à-faux sont mesurées. Un autre mode est appelé "mode de frappe", car la pointe est frappée contre la surface lorsqu'elle se déplace. En contrôlant la force avec laquelle la pointe est tapée, l'AFM peut s'éloigner de la surface lorsque l'aiguille sent une crête, de sorte qu'elle ne heurte pas la surface lorsqu'elle se déplace en travers. Ce mode est également utile pour les échantillons biologiques, car il est moins susceptible d'endommager une surface molle. Ce sont les modes de base les plus couramment utilisés. Cependant, il existe différents noms et méthodes tels que "mode de contact intermittent", "mode sans contact", "mode dynamique" et "mode statique" et plus encore, mais ce sont souvent des variations des modes de frappe et de contact décrits ci-dessus.