Принцип работы атомно-силового микроскопа основан на измерении силы Ван Дер Ваальса. Упругая пластинка с остриём подводится к исследуемой поверхности. Остриё очень высокого качества. Может быть, всего лишь несколько атомов на его кончике. А расстояние между остриём и поверхностью порядка нескольких нанометров.
При этом между остриём и атомами поверхности начинают действовать межмолекулярные силы, в частности сила Ван Дер Ваальса. В зависимости от расстояния до острия, эти силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания.
Под действием межмолекулярных сил пластинка с остриём изгибается. Изгиб пластинки настолько мал, что зарегистрировать его можно только оптическим способом с помощью отражённого лазерного луча.