Atoomkrachtmicroscopen (AFM's) zijn een soort microscoop. AFM's geven beelden van atomen op of in oppervlakken. Net als de scanelektronenmicroscoop (SEM) is het doel van de AFM om objecten op atomair niveau te bekijken. In feite kan het AFM gebruikt worden om naar individuele atomen te kijken. Het wordt vaak gebruikt in de nanotechnologie.
De AFM kan sommige dingen doen die de SEM niet kan doen. De AFM kan een hogere resolutie leveren dan de SEM. Verder hoeft de AFM niet in een vacuüm te werken. In feite kan de AFM in de lucht of in het water werken, zodat het gebruikt kan worden om oppervlakken van biologische monsters te zien, zoals levende cellen.
De AFM werkt met een ultrafijne naald die aan een cantileverbundel is bevestigd. De punt van de naald loopt over de richels en dalen in het afgebeelde materiaal, waardoor het oppervlak wordt 'gevoeld'. Als de punt door het oppervlak op en neer beweegt, buigt de cantilever af. In een basisconfiguratie schittert een laser onder een schuine hoek op de cantilever en maakt het mogelijk de doorbuiging in de cantilever direct te meten door eenvoudigweg de invalshoek van de laserstraal te veranderen. Op deze manier kan een beeld worden gecreëerd dat de configuratie van de moleculen die door de machine worden belicht, onthult.
Er zijn veel verschillende werkingsmodi voor een AFM. Een daarvan is de "contactmodus", waarbij de tip gewoon over het oppervlak wordt bewogen en de doorbuigingen van de cantilever worden gemeten. Een andere modus wordt de "tapping mode" genoemd, omdat de tip tegen het oppervlak wordt getikt terwijl hij beweegt. Door te controleren hoe hard de tip wordt getikt, kan de AFM van het oppervlak af bewegen als de naald een nok voelt, zodat hij niet tegen het oppervlak slaat als hij over het oppervlak beweegt. Deze modus is ook nuttig voor biologische monsters, omdat het minder waarschijnlijk is dat het een zacht oppervlak beschadigt. Dit zijn de basismodi die het meest gebruikt worden. Er zijn echter verschillende namen en methoden zoals de "intermitterende contactmodus", "contactloze modus", "dynamische" en "statische" modus en meer, maar dit zijn vaak variaties op de hierboven beschreven tik- en contactmodi.