AFM（Atomic Force Microscope），即原子力显微镜，是一种高分辨率的扫描探针显微镜技术，由Gerd Binnig、Heinrich Rohrer和Calvin Quate于1986年共同发明。它利用微悬臂上的尖细探针与样品表面之间的相互作用力来探测样品的表面形貌和物理性质，具有原子级的分辨率。AFM的主要工作模式包括以下几种：
一、接触模式（Contact Mode）
定义：又称为静态AFM原子力显微镜，在扫描样品过程中，探针J端始终与样品保持接触。
原理：当针尖轻轻扫过样品表面时，接触的力量引起悬臂弯曲，进而得到样品的表面图形。
特点：
通常情况下，接触模式都可以产生稳定的、分辨率高的图像。
由于是接触式扫描，在接触样品时可能会使样品表面弯曲，多次扫描后，针尖或样品有钝化现象。
可以通过改变样品的上下高度来调节针尖与样品表面之间的距离，样品的高度值较准确，适用于物质的表面分析。
在恒高模式中，保持样品与针尖的相对高度不变，直接测量出微悬臂的偏转情况，即扫描器在Z方向上的移动情况来获得图像。这种模式对样品高度的变化较为敏感，可实现样品的快速扫描，适用于分子、原子的图像的观察。
二、非接触模式（Non-Contact Mode）
定义：针尖在样品表面的上方振动，始终不与样品接触。
原理：探测器检测的是范德华作用力和静电力等对成像样品没有破坏的长程作用力。
特点：
由于为非接触状态，对于研究柔软或有弹性的样品较佳，针尖或样品表面不会有钝化效应。
需要使用较坚硬的悬臂以防止与样品接触，所得到的信号更小，需要更灵敏的装置。
当针尖和样品之间的距离较长时，分辨率较低。
操作相对较难，通常不适用于在液体中成像，在生物中的应用也很少。
三、轻敲模式（Tapping Mode）
定义：又称振幅调制模式原子力显微镜。
原理：扫描时通过调制压电陶瓷驱动器使带针尖的微悬臂以某一高频的共振频率和0.01~1nm的振幅在Z方向上共振，同时反馈系统通过调整样品与针尖间距来控制微悬臂振幅与相位，记录样品的上下移动情况，即在Z方向上扫描器的移动情况来获得图像。
特点：
适用于柔软、易脆和粘附性较强的样品，且不对它们产生破坏，适合在液体中成像。
由于微悬臂的高频振动，针尖与样品之间频繁接触的时间相当短，因此降低了对样品的破坏。
在高分子聚合物的结构研究和生物大分子的结构研究中应用广泛。
总的来说，AFM原子力显微镜的这三种工作模式各有优缺点，适用于不同的样品和研究需求。在实际应用中，需要根据样品的特性和研究目的选择合适的工作模式。