Les chercheurs ont étudiés les forces de Van der Waals, les forces electrostatiques entre surfaces, les forces de solvatation dépendant de l'organisation des molécules et les forces attractives ou repulsives induites par les macromolecules. En déplaçant latéralement les surfaces en regard, on mesure la viscosité et les forces de frottements entre surfaces à l'échelle microscopique.
Le microscope à force atomique est né du développement du microscope à effet Tunnel,une partie fixe attachée à un levier très déformable est amenée au voisinage d'une surface, la force subie est faible. La raideur du levier, un ruban fin de silicium ou de métal, est petite. La déformation du ressort est déterminée par la réflection du faisceau de lumière. Le déplacement de la pointe est contrôlée par des couches piézoélectrique.
On peut utiliser la pression de radiation du faisceau laser. On réalise un véritable"piège optique" permettant d'immobiliser ou de déplacer des atomes ultra froid, la force exercée par ces pinces optiques est donnée par rapport à la puissance lumineuse à la vitesse de la lumière, ces pinces joue un rôle important en biologie, elle sert à déformer les cellules des organelles ou des macromolecules en biologie en particulier l'ADN et mesurer l'action d'un seul enzyme et ses forces engendrées.
D'autres techniques existent, des cellules entières ou des vésicules sont manipulées par aspiration dans des micro pipettes, on étudie alors l'adhésion moléculaire, on peut aussi coincer des macromolecules dans des nano-canaux naturels(protéique)ou artificiel(nano-lithographique) percés dans des membranes ultra minces et les étirer par des champs électriques.