光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等一系列先進(jìn)顯微技術(shù)的應(yīng)用為人類科技和社會(huì)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。Gerd.Binning和C.F.Quate在掃描隧道顯微鏡(STM)的基礎(chǔ)上，于1986年合作發(fā)明了原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope，AFM)，它是為觀察非導(dǎo)電物質(zhì)經(jīng)改進(jìn)而發(fā)展起來的分子和原子級(jí)顯微工具，具有分辨率高、制樣簡單、操作易行等優(yōu)點(diǎn)。

AFM不但可觀測樣品在納米尺度、分子水平上的表面形貌，達(dá)到接近原子分辨率，還可測定極微弱的表面力，從而可研究表面的彈性、塑性、硬度、黏著力以及摩擦力等性質(zhì)，研究分子間的弱相互作用力。AFM在有機(jī)與無機(jī)材料、化學(xué)、生命科學(xué)及生物學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)滲透到礦物加工領(lǐng)域，在推動(dòng)礦物加工以及浮選化學(xué)深入發(fā)展上起到了積極作用。

AFM圖像是通過樣品掃描時(shí)測量微懸臂受力彎曲程度得到的。檢測微懸臂彎曲的方式有隧道電流法、光束偏轉(zhuǎn)法、光學(xué)干涉法和電容檢測法4種。光學(xué)干涉法因其測量精度高而最常用，它是利用光學(xué)干涉的方法探測微懸臂共振頻率的位移及微懸臂變形偏移的幅度。當(dāng)微懸臂發(fā)生微小變形時(shí)，探測光束的光程發(fā)生變化，進(jìn)而使參考光束和探測光束間的相位出現(xiàn)位移，相移的大小反映了微懸臂變形的大小。

在礦物加工領(lǐng)域中，不僅可以利用AFM對(duì)礦物表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，分析其表面性能，研究礦物在空氣中或在液體中的表面性質(zhì)，而且可以研究樣品表面間的范德華引力、雙電層靜電斥力、水化力及疏水力等，測量礦物表面與氣泡以及吸附藥劑的礦物表面之間的相互作用力。因此，AFM在礦物加工領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，國內(nèi)外不少學(xué)者開始將AFM技術(shù)應(yīng)用于礦物加工領(lǐng)域，為礦業(yè)的深入發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用?！?/span>

觀察礦物表面結(jié)構(gòu)和微形貌由于礦物表面結(jié)構(gòu)和微形貌直接影響著礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)，因此，了解礦物表面結(jié)構(gòu)和微形貌有利于分析礦物加工過程中的行為，如礦物在溶液中的界面化學(xué)性質(zhì)行為，礦物表面與藥劑作用機(jī)理(潤濕性、電性和吸附性)等。通常礦物的表面結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

觀察礦物表面微形貌Huamin等用AFM研究了云母、蒙脫石等黏土礦物吸附Cr3+、Cr6+、Pb2+等重金屬離子后的表面結(jié)構(gòu)與形貌變化。AFM圖像表明，在低pH值條件下，鉛飽和與鉻飽和的云母表面都未發(fā)生反應(yīng)，在高pH值條件下，鉻飽和的云母不僅在表面形成沉淀物，還形成復(fù)層的形貌。蒙脫石吸附Cr6+后會(huì)在其表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr6+被還原為Cr3+，在其表面形成新的表面化合物，還原態(tài)的表面呈緊縮的結(jié)構(gòu)，而氧化態(tài)的表面呈擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)。譚文峰等利用AFM探討了黑云母經(jīng)Pb2+處理后的表面形貌，進(jìn)而分析了黑云母表面電荷分布特點(diǎn)。王建絨等利用AFM獲得了一水硬鋁石的表面形貌，發(fā)現(xiàn)一水硬鋁石礦物{010}解理存在約為12nm高度的解理臺(tái)階，同時(shí)在{010}解理面存在許多晶體生長小丘，因而大大增大了一水硬鋁石解理斷面的比表面積和活性點(diǎn)。陳明蓮等在研究微生物對(duì)黃銅礦表面性質(zhì)的影響時(shí)，通過AFM觀察了吸附在黃銅礦表面的細(xì)菌形態(tài)圖及礦物表面的腐蝕形貌圖，直觀地觀察了細(xì)菌與黃銅礦間的相互作用?？梢钥闯觯珹.ferrooxidans菌不均勻地分布在礦物表面，且更傾向于吸附在礦物表面的缺陷、裂縫、位錯(cuò)等區(qū)域。細(xì)菌浸蝕黃銅礦7d后，擦去表面附著的細(xì)菌，觀察到的黃銅礦表面的腐蝕形貌，黃銅礦表面已經(jīng)受到嚴(yán)重腐蝕，表面凹凸不平，呈不均勻狀態(tài)。比較A.ferrooxidans菌與A.caldus菌對(duì)黃銅礦表面的腐蝕程度可知，A.ferrooxidans菌對(duì)黃銅礦表面的腐蝕程度更強(qiáng)，表明浸出初期A.ferrooxidans菌對(duì)黃銅礦具有更高的浸出率。