Le forze tra le singole particelle nei fanghi sono responsabili del loro comportamento reologico. La quantificazione diretta delle forze fisiche tra le facce minerali è ora possibile con la microscopia a forza atomica, grazie al lavoro in IDREAM, un Energy Frontier Research Center (EFRC) finanziato dall'Office of Science del DOE, Scienze energetiche di base.

La quantificazione delle forze tra le facce dei cristalli consente di prevedere comportamenti complessi in sistemi colloidali come l'autoassemblaggio, aggregazione, e proprietà reologiche dei fanghi.

Le forze tra i nanocristalli sono alla base di molti generici (ad es. aggregazione/assemblaggio casuale e reologia) e specifici (ad es. attaccamento orientato) fenomeni nei liquami. È necessaria una conoscenza dettagliata di queste forze a livello molecolare per spiegare e prevedere tali fenomeni macroscopici. I ricercatori possono ora misurare direttamente queste forze tramite la microscopia a forza atomica (AFM).

Utilizzando metodi di microfabbricazione, I cantilever AFM sono modificati per montare punte di cristalli orientate direzionalmente. Per simulare un ambiente di liquami, la punta è posta sopra un substrato ben caratterizzato in una cella a flusso continuo dove può essere controllata la chimica dell'acqua del sistema. Le variazioni della forza di interazione tra la punta e un substrato vengono misurate in funzione delle condizioni chimiche. Questo approccio può essere utilizzato per attaccare praticamente qualsiasi cristallo a un cantilever AFM.