page contents
أخبار علمية

بصمات ميكروسكوبية للذرات

فيزيائيون من اليابان واسبانيا وجمهورية التشيك قاموا بتطوير نوع جديد من ميكروسكوب القوة الذرية  Atomic Force Microscope والذي يعرف بالاختصار AFM يستطيع تحديد والتعرف على البصمة الذرية للتركيب الكيميائي للذرات على سطح المادة.   وهذا النوع الجديد من جهاز AFM يعتبر انجاز علمي متقدم عن الانواع التي سبقته والتي لم تكن تحدد سوى موقع الذرات على سطح المادة.  فهذا النوع المطور من ميكروسكوب AFM يستطيع تحديد الموقع والتركيب والمكونات كما يمكن ايضا ان يحرك الذرة من مكانها على سطح المادة مما يفتح المجال لصناعة من نوع جديد تستخدم الذرات لصناعة ادوات نانوية.




 

 

اخترع الميكرسكوب القوة الذرية AFM قبل 20 عام ويعتبر افضل وسيلة حتى الان لفحص الذرات على سطح المواد سواء الموصلة او العازلة.  وتعتمد فكرة عمله مجس دقيق من الماس النقي والذي يتذبذب فوق سطح المادة تحت الدراسة ليقوم بمراقبة التغير في القوى التي تربط ذرات المادة من خلال قياس التغير في التردد الرنيني لذرات المركب.  هذه التغيرات تمكن من رسم مخططات ثلاثية الابعاد لتضاريس سطح المادة على المستوى الذري.  ولكن بالرغم من أن هذه التقنية بارعة في تمييز الذرّات المختلفة، إلا انه لا يمكن التعرف على هوية المركبات الكيميائية الفعلية، مما يجعل الأمر صعبا لفهم التركيب الذري.

 

وحديثاً تمكن علماء فيزيائون من اليابان واسبانيا وجمهورية التشيك في جامعة Osaka  في اليابان على اثبات انه بالامكان للميكروسكوب القوة الذرية AFM ان يتعرف على هوية التركيب الكيميائي في وكذلك تحديد نوع كل ذرة ومكان تواجدها على المخطط ثلاثي الابعاد لتضاريس سطح المادة على المستوى الذري.  وقد اكتشف هؤلاء العلماء ان التفاعلات تشكل بصمة ذرية لتمييز الذرات باستخدام AFM.


ميكروسكوب القوة الذرية AFM هو من اشهر التقنيات لفحص ذري لسطح اي مادة ويستخدم مجس يمرر على سطح المادة. وفي الشكل التوضيحي نرى فكرة عمل الميكرسكوب حيث نلاحظ تذبذب المجس الماسي (اعلى الشكل) فوق السطح مباشرة ويلتقط التغيرات في التردد.  وسبب التغير في التردد يعود إلى التغير في التفاعل الكيميائي بين أخر ذرة في طرف المجس واعلى ذرة على سطح المادة.




  

إن التحدي الرئيسي لهذه الطريقة يتمثل في أن القوى التجاذبية الكيميائية المسؤولة عن رسم مخطط سطح المادة ثلاثي الابعاد تعتمد على جودة ونقاوة المادة المستخدمة للمجس. كما ان البصمة ذرية لمجموعة من ذرات المادة للمادة لا تبقى ثابتة خلال فترة القياسات.  وللتغلب على هذه المشاكل قام العلماء باختراع طريقة حساسة تعتمد على قياس مبدئي لكيفية تغير القوة على طرف المجس مع المسافة لمجموعة من ذرات سطح المادة، وبرسم العلاقة بين المسافة والقوة نحصل على مجموعة من المنحنيات ويمكن بعد ذلك تحديد اكبر قوة تجاذبية من كل منحنى.  وبمقارنة القيم العظمى للقوى التجاذبية يمكن الحصول على قيم نسبية لكل نوع من انواع الذرات الموجودة في تركيب سطح المادة.

 

 


يمثل الشكل اعلاه بصمة ذرية لشريحة رقيقة من السيليكون عليها ذرات من الرصاص والحديد باستخدام تقنية AFM حيث تظهر ذرات الرصاص باللون الاخضر وذرات الحديد باللون الاحمر اما ذرات شريحة السليكون فتظهر باللون الاحمر.

 وبالاضافة الى ان تطوير تقنية AFM قد ساهمت في التعرف على الذرات الخاصة بالمادة ومكانها بالإضافة إلى قدرة هذه التقنية على التحكم في مكان كل ذرة وتحريكها من موضع إلى اخر مما يفتح المجال إلى هندسة صناعية ذرية ينتج عنها اجهزة نانوية.  وقد استخدام هذه التقنية بالفعل في التحكم في مكان الشوائب المطعمة لمادة اشباه الموصلات المستخدمة في صناعة الترانسيستورات الناونوية.

 

 

المصدر: http://physicsweb.org/articles/news/11/2/25/1#Atoms

 

لمزيد من المعلومات حول كيف يعمل ميكروسكوب القوة الذرية AFM يرجى الاطلاع على المواقع التالية:

 http://stm2.nrl.navy.mil/how-afm/how-afm.html




تعليقات

تعليقات

الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر - غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي | ومركز الترجمة العلمي | وقناة الفيزياء التعليمي على اليوتيوب | ورئيس تحرير مجلة الفيزياء العصرية | Email skhazem@gmail.com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

إغلاق