石墨烯是二维材料家族中***的成员:六边形晶格中共价结合的碳原子层，其厚度被缩减为单个原子。这种独特的纳米材料非常强，具有*高的热导率和电导率。它在2010年因安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃谢洛夫的研究而被授予诺贝尔物理学奖。
还有许多其他的2D材料正在被积极地探索。这些具备石墨烯类似的结构被称为xene，它也是单一元素的单分子层。例如，单层的黑磷(black phosphorus)，可称之为phosphorene，是一种很有前景的晶体管材料。其他例子还有硅烯(硅)、锗烯(锗)和锡(锡)，它们都表现出类似石墨烯的六方结构，具有不同程度的屈曲。
六方氮化硼(h-BN)具有与石墨烯相同的整体结构，但用硼和氮原子交替取代了碳原子。*后，另一类受欢迎的二维材料是过渡金属二卤属化合物，化学式为MX2，其中M是过渡金属，如钨或钼，X是硫、硒或碲等硫化物。
目前越来越多人关注石墨烯在自身或其他二维材料上的叠加。晶格的失配已经被证明会产生不同的层状堆叠的电性能。这打开了一种新思路。
用一种自下而上的策略，在特定的角度下堆叠多层二维材料，来实现电学属性调整。然而，由于沉积后会发生结构松弛过程，因此需要控制测量来验证层之间的角度失配。
为什么需要原子力显微镜?
AFM原子力显微镜之所以成为研究纳米材料的**工具，有两个关键原因:分辨率和多种不同模式的表征模式，这些模式能够全面表征纳米材料，包括其力学和电学特性，而不仅仅局限于三维形貌。由于接近原子尺度的现象，超高的x、y和z分辨率是重要的。商业原子力显微镜的分辨率范围从小于几纳米一直到横向原子分辨率，垂直分辨率优于0.1纳米。。
AFM原子力显微镜具有现实意义的另一个优势是，它提供了一套同时观察表面形貌的电学和力学性能的测量模式。这些模式可以用来详细研究这些二维材料更多方面的特性，或者简单地作为一种对比机制来评估生长石墨烯的质量或石墨烯堆叠层之间的角度失配。这使得原子力显微镜成为研究二维材料不可或缺的工具。
不仅如此，AFM原子力显微镜**可以用于在纳米尺度上操纵样品。在
石墨烯上，它可以用来切割石墨烯薄片。切割成两半的石墨烯薄片具有相同的晶体取向，增强了对堆垛过程中角度失配的控制。
除了这些成像特性，利用原子力显微镜的另一个动机是它的占地面积小，它可以被放置在手套箱中，这使得样品检测过程中氧气或湿度得以控制。