Pengukuran gaya permukaan memberikan akses eksperimental langsung ke gaya yang bekerja antara permukaan dan molekul. Surface force apparatus (SFA) dikembangkan oleh Israelachvili dan Tabor dan mengukur gaya antara dua permukaan halus molekuler sebagai fungsi pemisahan dengan resolusi angstrom. Alat ini telah mendasar dalam menetapkan teori DLVO tentang stabilitas koloid dan memahami interaksi antarmolekul.
SFA menggunakan dua silinder bersilangan dari mika halus atom. Jarak pemisahan diukur dengan interferometri sinar berganda menggunakan pinggiran orde kromatik yang sama. Cahaya putih yang melewati permukaan mika menghasilkan pinggiran interferensi yang panjang gelombangnya tergantung pada pemisahan dan indeks bias medium di antara permukaan. Gaya ditentukan dari defleksi pegas kantilever ganda yang menopang permukaan bawah.
Gaya van der Waals selalu ada antara permukaan dalam vakum dan dalam media. Konstanta Hamaker menggambarkan besarnya interaksi van der Waals. Dalam cairan, gaya van der Waals dapat menjadi tolak ketika sifat dielektrik medium berada di antara sifat permukaan.
Gaya lapisan ganda elektrostatik timbul dari permukaan bermuatan dalam larutan elektrolit. Muatan permukaan dinetralkan oleh counterion yang membentuk lapisan difus. Tumpang tindih lapisan difus ketika permukaan mendekat menghasilkan tolakan dalam sistem berair. Panjang Debye mengkarakterisasi rentang gaya elektrostatik dan tergantung pada kekuatan ion.
Teori DLVO menggabungkan tarikan van der Waals dan tolakan elektrostatik untuk menjelaskan stabilitas koloid. Minimum primer pada pendekatan dekat menyebabkan agregasi ireversibel, sementara minimum sekunder pada pemisahan yang lebih besar dapat menghasilkan flokulasi reversibel. Aturan Schulze-Hardy menggambarkan efek valensi elektrolit pada konsentrasi koagulasi kritis.
Di luar gaya DLVO, interaksi tambahan diukur dalam sistem spesifik. Gaya hidrasi timbul dari penataan air di dekat permukaan hidrofilik. Interaksi hidrofobik mendorong tarikan antara permukaan non-polar dalam air dan terlibat dalam pelipatan protein. Gaya sterik dari polimer teradsorpsi dan biomolekul memberikan stabilisasi. Gaya jembatan terjadi ketika polimer teradsorpsi pada kedua permukaan.
Mikroskop gaya atom juga mengukur gaya permukaan termasuk adhesi, gesekan, dan interaksi molekul tunggal. Spektroskopi gaya dengan ujung berfungsi mengukur interaksi ligan-reseptor spesifik dengan sensitivitas pikonewton.
