Sebuah mikroskop kekuatan atom (AFM) adalah mikroskop yang sangat tepat yang gambar sampel dengan cepat menggerakkan probe dengan ujung berukuran nanometer di permukaannya. Ini sangat berbeda dari mikroskop optik yang menggunakan cahaya yang dipantulkan untuk menggambarkan sampel. Sebuah probe AFM menawarkan tingkat resolusi yang jauh lebih tinggi daripada mikroskop optik karena ukuran probe jauh lebih kecil daripada panjang gelombang terbaik dari cahaya tampak. Dalam vakum ultra-tinggi, mikroskop kekuatan atom dapat menggambarkan atom individu. Kemampuan resolusinya yang sangat tinggi telah membuat AFM populer di kalangan peneliti yang bekerja di bidang nanoteknologi.
Berbeda dengan scanning tunneling microscope (STM), yang mencitrakan permukaan secara tidak langsung melalui pengukuran tingkat terowongan kuantum antara probe dan sampel, dalam mikroskop gaya atom probe membuat kontak langsung dengan permukaan atau mengukur ikatan kimia yang baru jadi antara probe dan sampel. .
AFM menggunakan kantilever skala mikro dengan ujung probe yang ukurannya diukur dalam nanometer. AFM beroperasi dalam salah satu dari dua mode: mode kontak (statis) dan mode dinamis (osilasi). Dalam mode statis, probe tetap diam, sementara dalam mode dinamis berosilasi. Ketika AFM didekatkan atau menyentuh permukaan, kantilever membelok. Biasanya, di atas kantilever ada cermin yang memantulkan laser. Laser memantul ke fotodioda, yang secara tepat mengukur defleksinya. Ketika osilasi atau posisi ujung AFM berubah, itu terdaftar di fotodioda dan gambar dibangun. Terkadang alternatif yang lebih eksotis digunakan, seperti interferometri optik, penginderaan kapasitif atau tip probe piezoresistif (elektromekanis).
Di bawah mikroskop kekuatan atom, atom individu terlihat seperti gumpalan kabur dalam matriks. Untuk memberikan tingkat resolusi ini diperlukan lingkungan vakum ultra-tinggi dan kantilever yang sangat kaku, yang mencegahnya menempel ke permukaan pada jarak dekat. Kelemahan dari kantilever kaku adalah membutuhkan sensor yang lebih tepat untuk mengukur tingkat defleksi.
Scanning tunneling microscopes, kelas populer lainnya dari mikroskop presisi tinggi, biasanya memiliki resolusi yang lebih baik daripada AFM, tetapi keuntungan dari AFM adalah mereka dapat digunakan dalam lingkungan sekitar cairan atau gas sedangkan STM harus beroperasi dalam vakum tinggi. Hal ini memungkinkan untuk pencitraan sampel basah, terutama jaringan biologis. Ketika digunakan dalam vakum ultra-tinggi dan dengan kantilever kaku, mikroskop kekuatan atom memiliki resolusi yang mirip dengan STM.