表面性質(zhì)的研究是本世紀(jì)的研究熱點(diǎn)，在科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中具有重要的意義，在礦物工程以及化學(xué)工程中的吸附、表面力和分子間作用力、氣泡兼并、顆粒團(tuán)聚和絮凝等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在過(guò)去25年中，Miller院士實(shí)驗(yàn)室和其他實(shí)驗(yàn)室致力于發(fā)展從分子水平研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成，以及固/氣、固/液以及固/固界面的表面技術(shù)。
原子力顯微鏡主要是根據(jù)探針與物質(zhì)樣品表面的相互作用(包括化學(xué)和物理的相互作用)對(duì)樣品表面進(jìn)行表征的，所以AFM原子力顯微鏡可以用來(lái)對(duì)樣品表面的化學(xué)和物理性質(zhì)進(jìn)行研究。不像掃描電子顯微鏡等儀器會(huì)受樣品導(dǎo)電性和真空環(huán)境的限制，原子力顯微鏡可以在空氣、液體、真空環(huán)境及不同的溫度下對(duì)樣品進(jìn)行研究，加上原子和分子級(jí)別的高分辨率使其在不同科學(xué)研究領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，包括物理化學(xué)、表面化學(xué)、生物工程和材料科學(xué)等領(lǐng)域。
AFM原子力顯微鏡在礦物表面疏水性研究中的應(yīng)用浮選是基于有用礦物和脈石礦物表面疏水性差異進(jìn)行分離的過(guò)程，礦物表面疏水性一般可通過(guò)接觸角和接觸時(shí)間測(cè)定等方法表征。但高嶺石、伊利石等黏土礦物均為亞微米級(jí)的顆粒，受到樣品尺寸的限制無(wú)法直接測(cè)定此類礦物的疏水性。原子力顯微鏡可用于納米顆粒表面性質(zhì)特別是疏水性的表征。
利用原子力顯微鏡技術(shù)測(cè)定疏水力時(shí)，通常以大小為5－50um、經(jīng)化學(xué)疏水化的圓形顆粒為膠體探針，但是這種技術(shù)不能獲取高分辨的圖像及表面力測(cè)量，同時(shí)用于疏水化針尖的化學(xué)藥劑也會(huì)影響表面力測(cè)量結(jié)果。Yin以具有天然疏水性的DLC原子力顯微鏡探針，開(kāi)發(fā)了一種用于納米顆粒表面疏水作用力測(cè)定的AFM原子力顯微鏡新方法。
在此類研究中，選擇彈簧常數(shù)為0．2N/m的DLC原子力顯微鏡探針，DLC針尖的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖(針尖半徑為15～20nm)。為消除靜電作用的影響，測(cè)定應(yīng)該在DLC針尖等電點(diǎn)pH4條件下進(jìn)行。通過(guò)DLC針尖與用硅烷溶液疏水化的石英基底樣品1和樣品2(前進(jìn)接觸角分別為104°和72°)的疏水作用力測(cè)定，驗(yàn)證了這種方法的可靠性。