原子力顯微鏡AFM是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達到檢測的目的，具有原子級的分辨率。
主要用途：
材料表面形貌的觀察和分析；
對生物細胞的表面形態觀察；
生物大分子的結構及其他性質的觀測研究；
生物分子間力譜曲線的觀測。
原子力顯微鏡受工作環境限制較少，它可以在超高真空、氣相、液相和電化學的環境下操作。
（1）真空環境：最早的掃描隧道顯微鏡（STA）研究是在超高真空下進行操作的。后來，隨著AFM的出現，人們開始使用真空AFM研究固體表面。真空AFM避免了大氣中雜質和水膜的干擾，但其操作較復雜。
（2）氣相環境：在氣相環境中，AFM操作比較容易，它是廣泛采用的一種工作環境。因AFM操作不受樣品導電性的限制，它可在空氣中研究任何固體表面，氣相環境中AFM多受樣品表面水膜干擾。
（3）液相環境：在液相環境中。AFM是把探針和樣品放在液池中工作，它可以在液相中研究樣品的形貌。液相中AFM消除了針尖和樣品之間的毛細現象，因此減少了針尖對樣品的總作用力，液相AFM的應用十分廣闊，它包括生物體系、腐蝕或任一液固界面的研究。
（4）電化學環境：正如超高真空系統一樣，電化學系統為AFM提供了另一種控制環境，電化學AFM是在原有AFM基礎上添加了電解雙恒電位儀和相應的應用軟件，電化學AFM可以現場研究電極的性質，包括化學和電化學過程誘導的吸附、腐蝕以及有機和物分子在電極表面的沉積和形態變化等。
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