目前，原子力顯微鏡在材料科學(xué)中主要應(yīng)用于材料的表面結(jié)構(gòu)、表面重構(gòu)現(xiàn)象以及表面的動(dòng)態(tài)過程（例如擴(kuò)散現(xiàn)象）等方面的研究，表面科學(xué)的中心內(nèi)容是研究晶體表面的原子結(jié)構(gòu)，例如從理論上推算出的金屬表面結(jié)構(gòu)往往不如實(shí)際復(fù)雜，借助原子力顯微鏡可以直觀地觀察材料的表面重構(gòu)現(xiàn)象，有助于理論的進(jìn)一步完善。

①在探測(cè)材料樣貌方面的應(yīng)用 利用AFM原子力顯微鏡來觀測(cè)材料的樣貌進(jìn)行成像的時(shí)候，材料與探針之間出現(xiàn)相應(yīng)作用力改變能夠很好的反映出材料表面的三維圖像?？梢酝ㄟ^數(shù)值分析出材料表面的高低起伏情況，因此，在利用原子力顯微鏡對(duì)材料進(jìn)行圖像分析的時(shí)候，可以有效地發(fā)現(xiàn)材料表面的顆粒程度、粗糙程度、孔徑分布以及孔的結(jié)構(gòu)等。可以利用這種成像的方式把材料表面的情況形成三維圖像進(jìn)行模擬顯示，促使形成的圖像更加利于人們觀察。

②在粉體材料中的應(yīng)用 在對(duì)粉體材料進(jìn)行分析和研究的時(shí)候，可以利用AFM原子力顯微鏡來逐漸分析原子或者分子中尺度，從而保證可以準(zhǔn)確觀測(cè)晶體以及非晶體的位置、形態(tài)、缺陷、聚能、空位以及不同力之間的相互作用。一般來說，粉體材料基本上都是使用在工業(yè)中的，但是現(xiàn)階段有關(guān)于檢測(cè)粉體材料的方法還是十分少的，研制樣品也相對(duì)比較困難。原子力顯微鏡實(shí)際上是一種新興的檢測(cè)方式，具有操作方便、制樣簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。很多專家學(xué)者認(rèn)為，人們使用化學(xué)方式研制出了SnS粉末，利用原子力顯微鏡把涂在硅基板上的材料進(jìn)行成像，從圖像上我們很容易發(fā)現(xiàn)此類材料具有分布均勻的特點(diǎn)，每一個(gè)大約15nm。

③在晶體材料中的應(yīng)用 專家學(xué)者經(jīng)過不斷研究和分析得到了很多晶體生長(zhǎng)的模型，但是經(jīng)過更加深入的分析和研究發(fā)現(xiàn)這些理論模型和實(shí)際情況是否相同還是具有一定差異，也逐漸成為學(xué)者討論和研究的重點(diǎn)，所以人們希望通過顯微鏡來監(jiān)測(cè)和觀察生長(zhǎng)過程。雖然，使用傳統(tǒng)的顯微鏡已經(jīng)觀測(cè)出一定的成果，但是由于這些光學(xué)顯微鏡、激光全息干涉技術(shù)等存在分辨率不是十分高、實(shí)驗(yàn)條件不是很好以及放大不足等問題，使得研究過程出現(xiàn)很大困難，導(dǎo)致不能觀測(cè)納米級(jí)的分子等。AFM原子力顯微鏡的發(fā)展，為科學(xué)家們研究納米級(jí)分子或者原子提供了依據(jù)，也成為了專業(yè)人士研究晶體過程的重要方式。利用這種顯微鏡具有的能夠在溶液中觀察以及高分辨率等特點(diǎn)，可以保證科學(xué)家們能夠很好的觀測(cè)到晶體生長(zhǎng)過程中的納米級(jí)圖像，從而不斷分析和掌握材料的情況。