原子力顯微鏡（Atomic Force Microscopy，簡稱AFM）是一種高分辨率的顯微鏡，它可以在幾納米尺度上觀察樣品表面的拓撲和物理性質。AFM工作原理基于探針與樣品之間的相互作用力，其中探針通過掃描表面來生成高分辨率的圖像。

AFM的核心部件之一就是探針，它被用于感測樣品表面的微小變化。探針的末端通常具有納米尺度的尖端，類似于針尖，以便能夠感知到樣品表面的原子和分子。

探針材料： AFM探針通常由硅、硅橡膠或硬金屬等材料制成。這些材料都具有足夠的剛度和尖銳度，以在納米尺度上進行高分辨率的測量。

尖端形狀： 探針的尖端形狀對于獲取高分辨率圖像至關重要。尖端通常是金字塔形、圓錐形或針狀的，具體形狀取決于應用需求。

探針的懸掛： 探針可以通過不同的方式懸掛在AFM儀器上。常見的懸掛方式包括懸臂和細管。

探針的功能： 除了拓撲圖像，一些AFM探針還可以用于測量樣品的力譜、熱性質等。功能性探針的設計允許在同一掃描中獲取更多信息。

AFM的工作過程通常包括以下步驟：

懸掛探針： 將探針懸掛在儀器上，并調整其位置，使其位于樣品表面附近。

掃描樣品： 探針通過掃描樣品表面，測量探針與樣品之間的相互作用力。

生成圖像： 根據相互作用力的測量數據，計算機生成樣品表面的高分辨率圖像。

數據分析： 從生成的圖像中提取拓撲和其他相關信息，進行進一步的分析。

AFM的優勢在于其高分辨率、非破壞性、在液體環境下工作的能力，以及對各種樣品類型的適用性。這使得AFM在納米科學、生物學、材料科學等領域有廣泛的應用。