"Fotografias" de átomos e moléculas: o microscópio de força atômica.

O microscópio de força atômica (AFM) é um instrumento capaz de revelar a estrutura de átomos e moléculas sem utilizar lentes ou luz para formar uma imagem. Em vez disso, ele emprega uma ponta extremamente fina, cuja extremidade possui apenas alguns átomos, que percorre lentamente a superfície da amostra. Durante esse movimento, a ponta sofre pequenas atrações e repulsões causadas pelos átomos da molécula. Essas variações são registradas por sensores muito sensíveis e transformadas por um computador em uma imagem detalhada da superfície.

Quando moléculas como o pentaceno (ver abaixo) são analisadas, técnicas modernas permitem obter imagens com resolução tão alta que é possível distinguir o formato da molécula e até mesmo a posição de muitos de seus átomos e ligações químicas. 

Como o pentaceno "é visto" no AFM e como é a estrutura da molécula de acordo com os modelos e fórmulas químicas.

Entretanto, é importante compreender que essas imagens não são fotografias comuns. Em uma fotografia, a imagem é formada pela luz refletida pelo objeto. No AFM, a imagem é construída a partir de milhares de medições das forças existentes entre a ponta do microscópio e a molécula. Assim, o computador cria uma representação visual baseada nessas medidas, semelhante a um mapa tridimensional da superfície. Por isso, embora as imagens representem fielmente a estrutura molecular, elas são reconstruções científicas e não fotografias diretas dos átomos.

O diagrama abaixo resume o funcionamento do AFM (gerado por IA):

Outro exemplo.