Atominės jėgos mikroskopas (AFM) yra itin tikslus mikroskopas, vaizduojantis mėginį, greitai judindamas zondą su nanometro dydžio antgaliu per jo paviršių. Tai visiškai skiriasi nuo optinio mikroskopo, kuris naudoja atspindėtą šviesą mėginiui vaizduoti. AFM zondas siūlo daug didesnę skiriamąją gebą nei optinis mikroskopas, nes zondo dydis yra daug mažesnis už geriausią matomos šviesos bangos ilgį. Itin aukštame vakuume atominės jėgos mikroskopas gali vaizduoti atskirus atomus. Dėl itin didelės skiriamosios gebos AFM tapo populiarus tarp nanotechnologijų srityje dirbančių mokslininkų.
Skirtingai nei skenuojantis tunelinis mikroskopas (STM), kuris vaizduoja paviršių netiesiogiai matuodamas kvantinio tunelio tarp zondo ir mėginio laipsnį, atominės jėgos mikroskope zondas arba tiesiogiai kontaktuoja su paviršiumi, arba matuoja prasidedantį cheminį ryšį tarp zondo ir mėginio. .
AFM naudoja mikroskopinę konsolę su zondo antgaliu, kurio dydis matuojamas nanometrais. AFM veikia vienu iš dviejų režimų: kontaktiniu (statiniu) ir dinaminiu (svyruojančiu) režimu. Statiniame režime zondas nejuda, o dinaminiame režime svyruoja. Kai AFM priartėja prie paviršiaus arba liečiasi su juo, konsolė pasislenka. Paprastai ant konsolės yra veidrodis, atspindintis lazerį. Lazeris atsispindi ant fotodiodo, kuris tiksliai matuoja jo deformaciją. Kai pasikeičia AFM antgalio virpesiai arba padėtis, jis užregistruojamas fotodiode ir sukuriamas vaizdas. Kartais naudojamos ir egzotiškesnės alternatyvos, pavyzdžiui, optinė interferometrija, talpinis jutimas arba pjezorezistiniai (elektromechaniniai) zondo antgaliai.
Atominės jėgos mikroskopu atskiri atomai atrodo kaip neryškios dėmės matricoje. Norint užtikrinti tokį raiškos laipsnį, reikalinga itin didelė vakuuminė aplinka ir labai standi konsolė, kuri neleidžia jai prilipti prie paviršiaus iš arti. Kietos konsolės trūkumas yra tas, kad norint išmatuoti deformacijos laipsnį, reikia tikslesnių jutiklių.
Skenuojamieji tuneliniai mikroskopai, kita populiari didelio tikslumo mikroskopų klasė, paprastai turi geresnę skiriamąją gebą nei AFM, tačiau AFM pranašumas yra tas, kad juos galima naudoti skystoje arba dujinėje aplinkoje, o STM turi veikti dideliame vakuume. Tai leidžia vaizduoti šlapius mėginius, ypač biologinius audinius. Kai naudojamas itin dideliame vakuume ir su standžia konsole, atominės jėgos mikroskopo skiriamoji geba yra panaši į STM.