原子力顯微鏡是一種納米級分辨率的成像技術(shù)，通過探針與樣品表面接觸進(jìn)行研究。原子力顯微鏡可以檢測很多樣品，提供表面研究和生產(chǎn)控制或流程發(fā)展的數(shù)據(jù)，這些都是常規(guī)掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。

原子力顯微鏡的功能

　　1、表面形貌的表征

　　通過檢測探針-樣品作用力可表征樣品表面的三維形貌，這是原子力顯微鏡Z基本的功能。由于表面的高低起伏狀態(tài)能夠準(zhǔn)確地以數(shù)值的形式獲取，對表面整體圖像進(jìn)行分析可得到樣品表面的粗糙度、顆粒度、平均梯度、孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布等參數(shù);對小范圍表面圖像分析還可得到表面物質(zhì)的晶形結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、分子的結(jié)構(gòu)、面積和表面積及體積等;通過一定的軟件也可對樣品的形貌進(jìn)行豐富的三維模擬顯示如等高線顯示法、亮度-高度對應(yīng)法等，亦可轉(zhuǎn)換不同的視角，讓圖像更適于人的直觀視覺。

　　2、表面物化屬性的表征

　　原子力顯微鏡的一種重要的測量方法是力-距離曲線，它包含了豐富的針尖-樣品作用信息。在探針接近甚至壓入樣品表面又隨后離開的過程中，測量并記錄探針?biāo)艿降牧Γ偷玫结樇夂蜆悠烽g的力-距離曲線。

　　通過分析針尖-樣品作用力，就能夠了解樣品表面區(qū)域的各種性質(zhì)如壓彈性、粘彈性、硬度等物理屬性;若樣品表面是有機(jī)物或生物分子，還可通過探針與分子的結(jié)合拉伸了解物質(zhì)分子的拉伸彈性、聚集狀態(tài)或空間構(gòu)象等物理化學(xué)屬性;若用蛋白受體或其它生物大分子對探針進(jìn)行修飾，探針則會具有特定的分子識別功能，從而了解樣品表面分子的種類與分布等生物學(xué)特性。

　　3、原子力顯微鏡的功能拓展

　　根據(jù)針尖與樣品材料的不同及針尖-樣品距離的不同，針尖-樣品作用力可以是原子間斥力、范德瓦爾斯吸引力、彈性力、粘附力、磁力和靜電力以及針尖在掃描時產(chǎn)生的摩擦力。

　　目前，通過控制并檢測針尖——樣品作用力，原子力顯微鏡已經(jīng)發(fā)展成為掃描探針顯微鏡家族，不僅可以高分辨率表征樣品表面形貌，還可分析與作用力相應(yīng)的表面性質(zhì)。摩擦力顯微鏡可分析研究材料的摩擦系數(shù);磁力顯微鏡可研究樣品表面的磁疇分布，成為分析磁性材料的強(qiáng)有力工具;利用電力顯微鏡可分析樣品表面電勢、薄膜的介電常數(shù)和沉積電荷等。另外，原子力顯微鏡還可對原子和分子進(jìn)行操縱、修飾和加工，并設(shè)計(jì)和創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。

原子力顯微鏡的主要應(yīng)用

　　材料科學(xué)領(lǐng)域：原子力顯微鏡不但可以獲得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息，而且可以獲得材料表面物理性質(zhì)分布的差異，例如摩擦力、阻抗分布、電勢分布、介電常數(shù)，壓電特性、磁學(xué)性質(zhì)等。

　　聚合物科學(xué)領(lǐng)域：原子力顯微鏡可以獲得表面的結(jié)構(gòu)以及材料表面物理性質(zhì)。對樣品進(jìn)行加熱，可以研究聚合物的相變過程;結(jié)合環(huán)境腔，可以研究有機(jī)溶劑氣氛下聚合物表面結(jié)構(gòu)演變過程，有助于解釋聚合物失效機(jī)理。

　　半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域：原子力顯微鏡可以檢測基片表面拋光缺陷、圖形化結(jié)構(gòu)、薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度數(shù)據(jù)和深度信息，同時可以檢測表面缺陷(比如電流泄漏、結(jié)構(gòu)缺陷、晶格錯位、缺陷密度和傳播等)以及表面阻抗、電勢分布、介電常數(shù)、摻雜濃度等，有利于半導(dǎo)體材料的可靠性、均一性和失效性分析。

　　電化學(xué)領(lǐng)域：原子力顯微鏡可以原位研究電化學(xué)的沉積過程，揭示電化學(xué)的反應(yīng)機(jī)理;可以原位研究金屬腐蝕過程，有助于解決金屬腐蝕機(jī)理;結(jié)合手套箱，可以原位研究鋰電池充放電過程，有利于提高電池效率。

　　生命科學(xué)領(lǐng)域：原子力顯微鏡不但可以原位檢測溶液下DNA，蛋白，細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)，還可以對其進(jìn)行力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的測量，獲得生物樣品的楊氏模量以及阻抗特性。結(jié)合是德科技ZL分子識別技術(shù)，可以幫助研究人員快速識別分子級別的相互作用。