原子力顯微鏡的成像載體有很多種，如云母片、玻璃片、石墨、二氧化硅、生物膜等。生物樣品多選用云母片，因?yàn)樗慕饫硇院?，表面非常光滑平整，還可進(jìn)行化學(xué)修飾。

與電鏡、X_線衍射等技術(shù)相比，原子力顯微鏡AFM制樣簡單，制樣過程對樣品原始形態(tài)的影響小。在空氣或真空觀察時(shí)，可以將純化的樣品直接滴加到成象載體上，吸附一定時(shí)間后用濾紙吸干、自然晾干或氮?dú)獯蹈傻姆椒ㄈサ舳嘤嗟乃?，進(jìn)行觀察。在液體中觀察時(shí)需要將樣品加入到專用的液體池中。

原子力顯微鏡可用于各種微生物形態(tài)及其活動的研究。如病毒、細(xì)菌、原蟲、支原體等。

以下僅舉幾例說明。觀察了4株金黃色葡萄球菌。無莢膜的2株細(xì)菌表面光滑，有莢膜的2株表面呈粘液狀，且通過對微莢膜形態(tài)的觀察，可以在鏡下區(qū)別這兩株細(xì)菌。

衛(wèi)星煙草花葉病毒是一種球形的RNA病毒，將病毒吸附在新鮮解理的云母片上，分別在空氣中和液體中用原子力顯微鏡AFM觀察。測量高度得到病毒直徑為17nm，與X_線衍射結(jié)果一致。在PH8.0以下結(jié)晶時(shí)，STMV形成正交晶體或單斜晶體，病毒顆粒的大小為17nm，當(dāng)PH>8.0時(shí)，STMV結(jié)晶成立方晶體，病毒顆粒“腫脹”為18nm。

單純皰疹病毒是一種有包膜的病毒，大小約100nm。將病毒吸附在云母片上，由于脂蛋白膜的影響，病毒殼蛋白的亞結(jié)構(gòu)分辨不清；用去污劑處理后再觀察，可以清楚地見到殼蛋白的結(jié)構(gòu)，甚至衣殼子粒中央的孔也可見到。觀察了痘苗病毒感染單個細(xì)胞的過程。作者用膜片鉗技術(shù)中的微細(xì)吸管固定住單個培養(yǎng)的猴腎細(xì)胞，將痘苗病毒加入培養(yǎng)液中，用原子力顯微鏡觀察不同時(shí)間后細(xì)胞和病毒的變化。加入病毒后，細(xì)胞變得光滑柔軟，提示在這種狀態(tài)下病毒易于穿過細(xì)胞膜。2h以后，細(xì)胞表面出現(xiàn)一些大小不一的隆起，逐漸增大，持續(xù)90s-10min后消失，分析是參與病毒組裝的蛋白顆粒的胞吐現(xiàn)象。6h后，細(xì)胞表面出現(xiàn)更大的隆起，約200-300min寬，數(shù)分鐘后突然消失，在細(xì)胞表面留下小的“瘢痕”。