原子力显微镜（AFM）是一种基于在样品表面使用探针进行原子级别成像的仪器。
原子力显微镜探针由头端和弹性基底构成，通过控制探针和样品之间的相互作用力来确定样品表面的三维形态。AFM探针的工作原理是通过悬挂式弹性臂的触点与样品表面的相互作用，进而测量出样品表面的表征参数，如表面形貌、硬度、粘附力等，实现高分辨率的原子级成像。
在材料科学中，AFM技术被广泛应用于表面形貌分析、纳米力学性质、电学和磁学性质研究等领域。具体应用如下：
1.表面形貌分析：AFM利用其高分辨率的优势，可以准确地测量表面的形貌特征，包括粗糙度、形态等表面形貌参数。商业上的常规AFM可以达到数纳米的分辨率，而自制AFM甚至可以达到sub-angstrom的分辨率，因此它常被用于研究纳米材料与表面的结构形貌。
2.材料强度和刚性分析：利用纳米压痕、弯曲应力等方法，可以进行纳米力学性质的测量和研究。此外，应用AFM的纳米压痕技术可以实现在小尺寸物体上进行力学性质测量。
3.电学和磁学性质测量：AFM可以用于非破坏性测量纳米尺度下的电学和磁学性质，如磁性材料的磁畴结构、磁滞回线等参数。这种方法需要一些特殊的探针，例如磁性探针，在扫描的同时可以测量磁性材料的性质。
