01原理概述
在原子力显微镜中，核心部分是一根带有纳米尖部的悬臂 。利用它像我们更小的手指一样，去触摸样品的表面，在运动过程将探针高度变化的信息通过激光传回位置灵敏接收器，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型敏感元件之间的很微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。
02研究应用
电化学腐蚀研究中的应用:腐蚀研究中有大气腐蚀、微生物腐蚀和缓蚀剂腐蚀。
其中在大气腐蚀研究中，潮湿环境中，金属材料表面的液膜充当了表面微阳级和微阴级之间的导电通路，加速了金属腐蚀过程，因此原位检测液膜中的微区电位分布是研究金属材料大气腐蚀的关键之一。 KPFM可以有效实现在大气气氛中工作的微区分析这一需求功能。加工工艺对不锈钢的结构起到决定性作用,在 Öｒｎｅｋ 等研究利用 SEM-EBSD与 KPFM关联成像技术，同位表征了在相对湿度为38％的条件下冷轧工艺使不锈钢的微观结构表面的三维形貌和电势分布，表明了因局部应变而产生了内应力，导致两相间电势差的变化，进而造成了双相不锈钢的点腐蚀多出现在奥氏体内的现象。以及在加工工艺中，探究加工温度对腐蚀行为的影响。Ｇｕｏ 等结合ＥＢＳＤ 和ＫＰＦＭ 技术研究了不同退火温度对2507双相不锈钢表面电势的影响。
在大气腐蚀研究中，可以利用EBSD与 KPFM联用以及KPFM对样品材料的电势差、电级电位活性，功函数等方面的改变进行探究对腐蚀行为的影响。
微生物腐蚀研究：afm原子力显微镜在微生物腐蚀研究中的优势体现在可以在液体环境中对细菌吸附和生物膜形成等过程进行原位表征。
缓蚀剂腐蚀研究：利用原子力显微镜原位测定缓蚀剂加入前后样品表面的变化来考察缓蚀剂的性能并推测缓蚀机理是缓蚀剂研究中的常用手段。
土壤胶体中的研究应用：
afm原子力显微镜具有纳米级的分辨率且能够测量物质颗粒间相互作用力的大小，在寇琪等人的研究中探讨了原子力显微镜在测定土壤胶体表面形貌、测定土壤胶体相互作用力方面的研究进展，利用自身分辨率高、可检测样品范围广、三维成像、保持样品原样下检测等优点对土壤中特殊微域中溶质迁移和元素分布进行探究，以深入认识非均相土壤系统中物质和能量的转化及生物有效性机制。深入揭示土壤胶体颗粒的表面特征及颗粒间相互作用方式、强度和机制，阐明土壤肥力演变过程、污染物在土壤中的迁移机理提供理论参考。
afm原子力显微镜可以通过数值的形式获得土壤样品表面高低起伏的状态，并能够基于 NanoScope Analysis 软件得到土壤样品的颗粒数、颗粒粒径、颗粒高度和表面积等参数，对土壤聚集程度以及聚集体状态等形态学特征进行分析，并且对土壤样品的形貌进行三维成像。