A microscopia de força atômica usa uma sonda extremamente fina (da ordem de poucos nanômetros) para traçar a topografia da superfície de uma amostra ponto a ponto. O microscópio pode ser operado em modo contato, no qual a sonda permanece em contato com a amostra e em modo não contato, no qual a sonda oscila com determinada frequência e amplitude, que são alteradas à medida que ela encontra um obstáculo na superfície. Monitorando as variações de movimento da sonda produz-se uma imagem da variação de altura da superfície.  O microscópio também pode ser utilizado para obter propriedades mecânicas locais em uma amostra. Nesse modo, a ponta é pressionada contra a amostra e uma curva de força por deslocamento vertical da sonda é obtida.

Imagem de AFM no modo não contato e perfil de alturas extraído ao longo da imagem.

Tipo de análise: Morfologia de superfície.
Equipamentos: MVS CYPHER, MVS MFP-3D.

Utilizando uma sonda recoberta com filme condutor é possível aplicar uma diferença de potencial elétrico entre a sonda e a superfície de uma amostra para determinar algumas propriedades elétricas locais da região de interesse. O microscópio, inicialmente, faz uma varredura para determinar o perfil topográfico da região e, em seguida, faz-se outra varredura, mantendo uma distância constante entre a sonda e a amostra, aplicando o campo elétrico desejado. Essa varredura registra as variações locais de força eletrostática na superfície da amostra.

Imagem de EFM de um filme condutor poroso sobre um material isolante.

Tipo de análise: Morfologia de superfície e propriedades elétricas.
Equipamentos: MVS CYPHER, MVS MFP-3D.

Semelhante à microscopia de força elétrica, a técnica Kelvin Probe utiliza uma ponta recoberta com filme condutor para caracterizar o potencial de superfície. Inicialmente, a sonda varre a superfície obtendo o perfil topográfico. Na segunda varredura aplica-se uma diferença de potencial entre sonda e amostra e a oscilação da ponta é provocada pela força produzida por campos elétricos de cargas induzidas pela diferença de potencial aplicada. Para materiais condutores e semicondutores, o potencial necessário para anular a força e consequentemente prevenir a oscilação da sonda é uma medida do potencial de superfície.

Tipo de análise: Morfologia de superfície e propriedades elétricas.
Equipamentos: MVS CYPHER, MVS MFP-3D.

Utilizando uma sonda magnetizada é possível realizar uma varredura para determinar o perfil magnético local da região de interesse. O microscópio primeiramente faz uma varredura para determinar o perfil topográfico da região e uma segunda varredura, mantendo uma distância constante entre a sonda e a amostra, resultando em uma medida contendo majoritariamente a interação magnética entre sonda-amostra.

Imagem da superfície de um disco rígido, à esquerda, e dos domínio magnéticos, à direita.

Tipo de análise: Morfologia de superfície e propriedades magnéticas.
Equipamentos: MVS CYPHER, MVS MFP-3D.

O modo AMFM (amplitude modulation and frequency modulation) é uma das técnicas de microscopia de varredura por sonda utilizada na caracterização nanomecânica dos materiais. Nesse modo trabalha-se com duas frequências de ressonância, na primeira (modulação da amplitude) obtém-se a topografia, de forma similar ao modo AFM oscilatório. A amplitude é controlada pelo deslocamento scanner, sendo que o delta deslocamento corresponde variação da topográfica. Na segunda frequência (modulação da frequência), o sistema monitora a variação da frequência e com o modelo de Hertz obtém o canal de elasticidade e indentação. Nesse modelo, a variação da frequência é diretamente proporcional a elasticidade do material. Os canais de elasticidade e indentação representa a variação de rigidez da amostra na escala nanométrica por uma análise qualitativa.

Mapas de elasticidade e indentação, respectivamente, do filme de poliestireno-policaprolactona (PS-PCL).
O PS apresenta elasticidade superior em relação ao PCL, e indentação inferior. Tamanho da varredura 10 μm x 10 μm.

Tipo de análise: Morfologia de superfície e propriedades mecânicas.
Equipamentos: MVS CYPHER, MVS MFP-3D.

Propriedades mecânicas da superfície de uma amostra são obtidas quando uma ponta de diamante de geometria conhecida, indentador, é pressionada na superfície da amostra sólida e plana com força ou profundidade de penetração conhecidos. A partir dos dados da curva força x indentação, obtêm-se valores de propriedades mecânicas como dureza e módulo de elasticidade.

Tipo de análise: Morfologia de superfície e propriedades mecânicas.
Equipamentos: MVS MFP-3D.