原子力显微镜是一种可以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。它将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小针尖，使之与样品表面轻轻接触。由于针尖j部原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，会使悬臂发生微小的偏转。通过检测出偏转量并作用反馈控制其排斥力的恒定，就可以获得微悬臂对应于各点的位置变化，从而获得样品表面形貌的图像。
成像模式：
（1）接触模式：针尖与样品表面距离小，利用原子间的斥力；可获得高解析度图像；样品变形，针尖受损；不适合于表面柔软的材料。
（2）非接触模式：针尖距离样品5-20nm,利用原子间的吸引力，不损伤样品表面，可测试表面柔软样品；分辨率低，有误判现象。
（3）轻敲模式：探针在Z轴维持固定频率振动，当振动到谷底时与样品接触，对样品破坏小，分辨率几乎同接触模式相同。
AFM原子力显微镜的优点：
（1）样品无需导电；
（2）能在多种环境（如真空、大气、液体、低温等）下工作；
（3）能得到物体表面的高分辨三维像；
（4）能对单细胞、单分子进行操作，如在细胞膜上打孔、切割染色体等。