原子力顯微鏡（atomic force microscope）

掃描穿隧顯微鏡只能用在導電的材料上，因為它感測的是電流。原子力顯微鏡（AFM）以感測「力」取代感測電流，去掉了那個限制，所以它幾乎什麼都能成像——金屬、絕緣體、陶瓷、塑膠，甚至水中的活細胞。想像一支被縮到極致的唱針：一根極細的尖端裝在一條很有彈性、叫懸臂的薄片末端。當尖端掃過表面時，尖端末端原子與表面原子之間的力——先是凡得瓦力的吸引，靠得很近時則是排斥——使懸臂上下彎曲。量測那道彎曲，就告訴你表面的形狀。

彎曲用一個漂亮而簡單的技巧量測：一道雷射光束從懸臂背面反射到一個分割光偵測器上，於是即使只有零點幾奈米的彎曲，也會讓反射光點擺動一個大而易測的量——一支用光做成的機械槓桿。和 STM 一樣，回饋迴路通常藉由升降尖端來維持力（或懸臂的偏折）固定，而那些高度變化的記錄就是形貌影像。這台儀器可以有幾種運作方式：讓尖端在輕柔接觸中拖行、讓它上下輕拍只短暫觸及表面（對軟樣品較溫和），或讓它停在表面稍上方感測力的梯度（非接觸模式）。

AFM 常規地就能解析原子台階與細緻的表面紋理，在超高真空下小心的非接觸模式中還能達到真正的原子解析度——現代實驗甚至拍到了單一分子內部的個別鍵結。它的一大優點是不需真空或導電性，且能在空氣或液體中工作。誠實的限制：橫向的銳利度由尖端半徑決定，所以特徵可能看起來變寬，而鈍的或雙重的尖端會製造假影（影像是尖端與表面的卷積）。空氣中日常輕拍模式的「原子解析度」通常不是真正的單原子解析度，而且它和 STM 一樣只看見表面，看不到底下。