新闻资讯

原子力显微镜：解锁材料科学纳米世界的核心密钥

发布时间：

2026/03/02

在材料科学向纳米尺度深耕的今天，精准表征材料的微观结构、力学与电学性能，是突破材料研发瓶颈、实现产业升级的关键。原子力显微镜（AFM）作为纳米表征领域的革命性工具，凭借原子级分辨率、非破坏性检测及多环境适配性，已成为材料研发、性能优化与机理研究的“必备神器”，广泛应用于聚合物、二维材料、金属合金等多个材料领域，为科研突破与产业创新注入强劲动力。

在二维材料研究中，AFM凭借超高分辨率优势，成为解析材料结构与性能关联的核心手段。《NanoInnovation 2025》刊载论文指出，先进AFM技术（包括开尔文探针力显微镜、导电AFM等）可精准揭示二维材料的结构-功能关系，如通过开尔文探针力显微镜（KPFM）发现，衬底诱导的MoS₂波纹形貌会产生定向各向异性和局部电荷掺杂，对其光电响应特性至关重要[Multifunctional approaches for exploring 2D materials and their device integration via Atomic Force Microscopy, NanoInnovation 2025]。此外，AFM可精准测量石墨烯单层台阶高度（约0.34nm）并识别晶格缺陷，为二维材料的器件集成提供关键数据支撑。

聚合物材料领域，AFM的多模式成像的优势得到充分发挥，有效解决了软质材料表征的技术难题。Agilent应用笔记中提到，AFM可对嵌段共聚物、聚合物复合材料等进行精准表征，其轻敲模式（声学AC模式）可避免接触模式对软质样品的损伤，清晰呈现聚合物的微观自组装结构[application of atomic force microscopy (afm) in polymer materials, Agilent Application Note]。而《PMC》期刊发表的新型AFM-MS技术，结合机器学习算法，实现了聚合物复合材料的纳米级成分识别，分辨率达到1.6nm，为复杂聚合物材料的设计提供了全新方法[Mechanical spectroscopy of materials using atomic force microscopy (AFM-MS), PMC, 2025]。

在金属与功能材料研究中，AFM的原位表征能力为材料性能优化提供了直接依据。《Biomaterials》2024年论文显示，研究人员通过AFM揭示，钛合金表面经阳极氧化处理后形成的纳米凹坑（直径200±50nm），其表面粗糙度参数与成骨细胞粘附速率呈显著正相关，为医用钛合金植入体的表面改性提供了量化标准[Topography-Osteogenesis Relationship on Titanium Implants, Biomaterials, 2024]。同时，AFM可通过力-距离曲线技术量化合金晶界处的杨氏模量梯度分布，为高强钢的纳米强化设计提供核心数据。

随着技术迭代，AFM正从单一表征工具向多学科交叉研究平台进化。北京大学团队将AI与AFM结合，揭示了冰融化前的无定形冰层结构，相关成果发表于《物理评论X》，证明AFM在复杂无序体系研究中的独特价值[Unveiling the amorphous ice layer during premelting using AFM integrating machine learning, Physical Review X, 2025]。如今，AFM已广泛应用于光伏薄膜、电池电极、催化材料等领域，从基础科研到产业应用，全方位助力材料科学的发展。

NanoTech 10原子力显微镜AFM，其用于可视化并测量材料表面的三维纳米结构。基于探针与样品表面间的相互作用，无需对样品进行特殊处理或导电涂层。AFM提供的高分辨率图像能够揭示表面特征，从原子级到微米级。

精准表征决定材料研发效率，原子力显微镜以其超高分辨率、多模式适配、非破坏性检测等优势，打破了传统表征技术的局限，成为材料科学研究的“眼睛”。无论是高校科研团队的基础探索，还是企业的材料研发与质量管控，AFM都能提供精准、可靠的表征支持，助力突破技术瓶颈，加速材料创新落地。选择高品质AFM，解锁纳米世界的无限可能，赋能材料科学高质量发展。

更多资讯

量子显微新纪元！标度量子亮相2025长春高博会

2025-05-30

校企共筑量子科技教育新生态——标度量子向北京十一学校交付教学型扫描隧道显微镜

2025-05-27

标度量子参展中国化学会第一届全国表界面科学会议：共探表界面科技前沿

2025-05-14

客户成果 | 原子尺度“调控电子赛道”，标度量子STM撑起量子研究新高度