Medidas de força de superfície fornecem acesso experimental direto às forças que atuam entre superfícies e moléculas. O aparelho de forças de superfície (SFA) foi desenvolvido por Israelachvili e Tabor e mede a força entre duas superfícies molecularmente lisas em função da separação com resolução de angstrom. Ele foi fundamental para estabelecer a teoria DLVO de estabilidade coloidal e entender interações intermoleculares.

O SFA usa dois cilindros cruzados de mica atomicamente lisa. A distância de separação é medida por interferometria de feixe múltiplo usando franjas de ordem cromática igual. A luz branca passada através das superfícies de mica produz franjas de interferência cujos comprimentos de onda dependem da separação e do índice de refração do meio entre as superfícies. A força é determinada a partir da deflexão de uma mola de dupla cantoneira que suporta a superfície inferior.

Forças de van der Waals estão sempre presentes entre superfícies no vácuo e em meios. A constante de Hamaker descreve a magnitude das interações de van der Waals. Em líquidos, a força de van der Waals pode ser repulsiva quando as propriedades dielétricas do meio são intermediárias entre as das superfícies.

Forças de dupla camada eletrostática surgem de superfícies carregadas em soluções eletrolíticas. A carga superficial é neutralizada por contraíons formando uma camada difusa. A sobreposição de camadas difusas quando as superfícies se aproximam produz repulsão em sistemas aquosos. O comprimento de Debye caracteriza o alcance das forças eletrostáticas e depende da força iônica.

A teoria DLVO combina atração de van der Waals e repulsão eletrostática para explicar a estabilidade coloidal. O mínimo primário em aproximação próxima leva à agregação irreversível, enquanto o mínimo secundário em separação maior pode produzir floculação reversível. As regras de Schulze-Hardy descrevem o efeito da valência do eletrólito na concentração crítica de coagulação.

Além das forças DLVO, interações adicionais são medidas em sistemas específicos. Forças de hidratação surgem do estruturamento da água perto de superfícies hidrofílicas. Interações hidrofóbicas impulsionam a atração entre superfícies apolares em água e estão implicadas no enovelamento de proteínas. Forças estéricas de polímeros adsorvidos e biomoléculas fornecem estabilização. Forças de ponte ocorrem quando polímeros adsorvem em ambas as superfícies.

O microscópio de força atômica também mede forças de superfície incluindo adesão, atrito e interações de molécula única. A espectroscopia de força com pontas funcionalizadas mede interações ligante-receptor específicas com sensibilidade de piconewtons.