ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی سطح یک جامد در تماس با یک فاز مایع یا گاز، تفاوت چشمگیری با درون جامد دارد. فصل‌نامه «رشد آموزش شیمی» در مقاله‌ای به این موضوع پرداخته است
در ابتدای مقاله می‌خوانیم: «ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی
سطح یک جامد در تماس با یک فاز مایع یا گاز، تفاوت چشمگیری با درون جامد دارد.
توصیف این خواص اغلب در زمینه‌هایی مانند فناوری فیلم نازک نیم‌رسانا، فعالیت سطح
فلزها، نافلزها و بررسی رفتار و عملکرد غشاهای زیست‌شناختی مهم است.
میکروسکوپ
نیروی اتمی، AFM دستگاهی است که برای بررسی خواص و ساختار سطحی مواد در ابعاد
نانومتر به‌کار می‌رود. نمایش توپوگرافی سطوح و سرعت بالای اندازه‌گیری، تهیه
تصویر سه‌بعدی و توانایی بررسی انواع خاص سطحی و قدرت تفکیک بالا در مقیاس اندازه‌های
اتمی، از توانمندی‌های این ابزار است.»
در ادامه مقاله
آمده است: «سطح یک جامد لایه مرزی بین یک جامد و خلاء، یک گاز یا یک مایع در نظر
گرفته می‌شود. به‌طور کلی سطح را به‌صورت قسمتی از یک جامد در نظر می‌گیرند که از
جهت ترکیب، با میانگین توده‌ای جامد متفاوت است.
بنابراین سطح، متشکل از لایه
بالایی اتم‌های یک مولکول جامد و لایه انتقالی با یک ترکیب غیر یکنواخت است که به‌طور
پیوسته از ترکیب لایه بیرونی تا ترکیب لایه توده تغییر می‌کند. در نتیجه عمق یک
سطح ممکن است شامل چند یا ده‌ها لایه اتمی باشد. روش‌های کلاسیک تنها اطلاعاتی
درباره ماهیت فیزیکی سطوح ارائه می‌دهند در حالی‌که حاوی اطلاعات اندکی در مورد
ماهیت شیمیایی‌اند.
روش‌های طیف‌بینی سطح، اطلاعات شیمیایی کیفی و کمی درباره
ترکیب لایه سطحی یک جامد در اختیار می‌گذارند. یکی از ابزارهای قدرتمند بررسی سطوح
رسانا و نارسانا، میکروسکوپ نیروی اتمی، AFM، است. از این دستگاه توانمند در
تهیه توپوگرافی سطوح استفاده می‌شود.»
نویسندة مقاله پس
از اشاره به برتری‌ها و کاربردهای AFM، چنین نتیجه‌گیری کرده است: «روی هم رفته، AFM
ضروری‌ترین ابزار در انجام طرح‌های کاربردی نانو است. میکروسکوپ نیروی اتمی،
دستگاهی است که برای بررسی خواص و ساختار سطحی مواد در ابعاد نانومتری به‌کار می‌رود.
انعطاف‌پذیری، علامت‌های بالقوة متعدد و امکان
عملکرد دستگاه در مدل‌های مختلف، پژوهشگران را در بررسی سطوح گوناگون، در شرایط
محیطی متفاوت توانمند ساخته است.
برخلاف بیشتر روش‌های
بررسی خواص سطوح، در این روش محدودیت اساسی روی نوع سطح و محیط آن وجود ندارد. با
این دستگاه امکان بررسی سطوح رسانا و عایق، نرم و سخت، فشرده و گردی، زیست‌شناختی
و آلی یا غیرآلی وجود دارد.
خواص قابل اندازه‌گیری با این دستگاه شامل توپوگرافی،
ریخت‌شناسی هندسی، توزیع چسبندگی، اصطکاک، ناخالصی سطحی، جنس نقاط مختلف سطح،
کشسانی، خواص مغناطیسی، بزرگی پیوندهای شیمیایی، توزیع بارهای الکتریکی سطحی و
قطبیت الکتریکی نقاط مختلف است.
در عمل از این قابلیت‌ها برای بررسی ویژگی‌هایی
همچون خوردگی، تمیزی، یکنواختی، زبری، چسبندگی، اصطکاک و اندازه استفاده می‌شود.»
نویسندگان: سیدمحمد حسینی، علی دریکوندی
کلیدواژه‌ها: میکروسکوپ نیروی اتمی، توپوگرافی سطوح، قدرت تفکیک بالا
* برای دریافت فایل
PDF این مقاله کلیک کنید.