スキャンプローブ顕微鏡：
* スキャントンネル顕微鏡（STM）： この手法は、鋭い金属製のチップを使用して、導電性材料の表面をスキャンします。先端とサンプルの間に電圧を適用することにより、表面の地形に敏感な量子トンネル電流が生成されます。 STMは原子分解能を達成でき、表面の構造と電子特性の両方を画像化するために使用できます。
* 原子間顕微鏡（AFM）： この手法は、片持ち片に取り付けられた鋭い先端を使用して、材料の表面をスキャンします。先端は、ファンデルワールスの力、静電力、または磁気力などの力を介して表面と相互作用します。カンチレバーのたわみが測定され、表面の地形に関する情報が提供されます。 AFMは、絶縁体を含むSTMよりも幅広い材料を画像化するために使用できます。
電子顕微鏡：
* 透過電子顕微鏡（TEM）： この手法は、電子のビームを使用して、薄いサンプルを照らします。電子はサンプルと相互作用し、送信された電子を使用して画像を形成します。 TEMは原子分解能を達成でき、結晶欠陥や粒界などの材料の内部構造を研究するために使用されます。
* スキャン透過型電子顕微鏡（STEM）： これは、電子ビームがサンプル全体でスキャンされるTEMのバリアントです。散乱電子が検出され、サンプルの組成と構造に関する情報が提供されます。ステムは原子分解能を提供し、個々の原子の画像化に使用できます。
その他の手法：
* X線回折（XRD）： この手法は、X線を使用して、材料の結晶構造をプローブします。回折パターンを分析することにより、結晶格子内の原子の配置を決定することができます。 XRDは、バルク材料の構造を決定するための強力な手法ですが、場合によっては表面構造を研究するためにも使用できます。
* 表面X線回折（SXRD）： この手法はXRDに似ていますが、特に材料の表面構造に焦点を当てています。 SXRDは、表面の再構築や吸着物の存在など、表面上の原子配置に関する情報を提供できます。
機器の選択は、研究対象の特定の資料、望ましい解像度、および求められる情報の種類に依存します。たとえば、STMは、伝導面の原子構造を画像化するのに最適な選択肢ですが、AFMは非導電性材料に適しています。 TEMは、幅広い材料の研究に使用できる多用途の手法ですが、薄いサンプルが必要です。
