مجهر القوى الذرية يوسع نشاطه

لأكثر من 20 عام، استخدم الباحثون مجهر القوى الذرية AFM من أجل قياس و تحديد خواص المواد عند الأبعاد النانوية، ولكن القياسات باستخدام مجهر القوى الذرية لتحديد الخواص الكيميائية للمواد، عند مستوى النانو، لم تكن ممكنة، حتى الآن.
الآن، وعبر بحث علمي جديد، قام به مجموعة من العلماء في جامعة الينوي، تم تطوير تقنية جديدة لقياس الخواص الكيميائية للمواد، بالأبعاد النانوية، عبر استخدام مجهر القوى الذرية، وتحديد امتصاصية المادة للأشعة تحت الحمراء، حيث سماها الباحثون تقنية AFM-IR وهي اختصار ل Atomic Force Microscope Infrared Spectroscopy، أي قياس المطيافية باستخدام مجهر القوى الذرية والأشعة تحت الحمراء.
يقول البروفيسور ويليام كينغ William King و البروفيسور آيبل بليس Abel Bliss من قسم هندسة الميكانيك و المواد في جامعة الينوي: “تم تطوير قدرات مجهر القوى الذرية، من القدرة على تحديد شكل و بنية المواد، إلى قياس القوى الميكانيكية والخواص الكهربائية للمواد المدروسة، إلا أن القياسات الكيميائية تم إهمالها لمدة طويلة، وعبر تطوير قدرات مجهر القوى الذرية بحيث يقيس الخواص الكيميائية، سنستطيع الحصول على مجهر متكامل، وهذا هو أساس وهدف بحثنا”.
يتابع الباحثون شرحهم: “إن معرفة تأثير امتصاص الأشعة تحت الحمراء وخواصها، تسمح لنا بمعرفة العديد من المعلومات عن الروابط الكيميائية في المادة، ويمكن استخدام هذه الخصائص من أجل تحديد المادة، فيما إذا كانت مجهولة”.
القدرات الجديدة المطورة في هذا البحث، من أجل الوصول لكشف عن الخواص الكيميائية للمواد باستخدام الأشعة تحت الحمراء، تم تحقيقها عبر آلية جديدة لتحليل تفاعل المواد في الأبعاد النانوية ضمن مجال رؤية المجهر.
تتلخص هذه الطريقة باستخدام تحويل موجي، فالمجهر سيحصل إشارة كنتيجة لتفاعل المادة مع الأشعة تحت الحمراء، و هذه الإشارات الناتجة، ستكون مختلفة في الزمن، و مختلفة التردد، و ما قام به الباحثون، هو عملية تنظيم لهذه الإشارات، حيث تم الفصل بين الزمن و التردد، بحيث ترفع نسبة الإشارة للضجيج المؤثر عليها، و بالتالي فإنّ النتيجة ستكون عالية الوضوح من جهة، و من جهة أخرى، ستسمح بقياس عينات أصغر من التي يمكن قياسها حالياً.
بشكل عام، فإن قياس الخواص الكيميائية عند أبعاد النانو، أمر هام جداً، في العديد من التطبيقات، والتي تتضمن صناعة أنصاف النواقل، المواد المركبة، والتشخيص الطبي.