由于可见光波长的限制，光学显微镜无法成像 800 纳米以下的物体，因此对于从事纳米尺度实验项目的 研究者来说，原子力显微镜的使用是必不可少的。 原子力显微镜的基本原理（如下图所示）可简单解释如下： 一个微米级的弹性微悬臂，其自由端带有一个锥形探针。该探针的尖端非常锋利（通常小于 10 纳米）， 这个探头会在离样品表面非常近的纳米级距离内扫描样品表面。当探针在样品表面移动时，探针尖端原 子与样品表面原子之间的范德华力会发生变化，导致微悬臂产生垂直位移。 微悬臂的垂直运动通过光学方法检测：从微悬臂背面反射的激光束会照射到四象限光电二极管上，光电二极管的输出信号与微悬臂的垂直运动相关，而这一运动又反映了样品的表面形貌。
