Mikroskop z atomsko silo (AFM) je izjemno natančen mikroskop, ki slika vzorec s hitrim premikanjem sonde z nanometrsko konico po površini. To se precej razlikuje od optičnega mikroskopa, ki za slikanje vzorca uporablja odbito svetlobo. Sonda AFM ponuja veliko višjo stopnjo ločljivosti kot optični mikroskop, ker je velikost sonde veliko manjša od najmanjše valovne dolžine vidne svetlobe. V ultra visokem vakuumu lahko mikroskop z atomsko silo slika posamezne atome. Njegove izjemno visoke ločljivosti so naredile AFM priljubljen pri raziskovalcih, ki delajo na področju nanotehnologije.
Za razliko od skenirnega tunelskega mikroskopa (STM), ki posredno slika površino z merjenjem stopnje kvantnega tuneliranja med sondo in vzorcem, pri mikroskopu z atomsko silo sonda bodisi vzpostavi neposreden stik s površino bodisi meri začetno kemično vez med sondo in vzorcem. .
AFM uporablja konzolo v mikroskali s konico sonde, katere velikost se meri v nanometrih. AFM deluje v enem od dveh načinov: kontaktnem (statičnem) in dinamičnem (nihajnem) načinu. V statičnem načinu je sonda pri miru, v dinamičnem pa niha. Ko se AFM približa površini ali se dotakne površine, se konzola odkloni. Običajno je na vrhu konzole ogledalo, ki odbija laser. Laser se odbija na fotodiodo, ki natančno meri njen odklon. Ko se spremeni nihanje ali položaj konice AFM, se ta zabeleži v fotodiodi in ustvari se slika. Včasih se uporabljajo bolj eksotične alternative, kot so optična interferometrija, kapacitivno zaznavanje ali piezorezistivne (elektromehanske) konice sonde.
Pod mikroskopom z atomsko silo so posamezni atomi videti kot mehke kapljice v matriki. Za zagotovitev te stopnje ločljivosti je potrebno okolje ultra visokega vakuuma in zelo trdo konzolo, ki preprečuje, da bi se prilepila na površino od blizu. Slaba stran toge konzole je, da zahteva natančnejše senzorje za merjenje stopnje upogiba.
Skenirni tunelski mikroskopi, še en priljubljen razred visoko preciznih mikroskopov, imajo običajno boljšo ločljivost kot AFM, vendar je prednost AFM v tem, da jih je mogoče uporabljati v tekočem ali plinastem okolju, medtem ko mora STM delovati v visokem vakuumu. To omogoča slikanje mokrih vzorcev, zlasti biološkega tkiva. Ko se uporablja v ultra visokem vakuumu in s togo konzolo, ima mikroskop z atomsko silo podobno ločljivost kot STM.