توضيح خطأ من أفتى بتحريم قول (جمعة مباركة )

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

افتى بعض العلماء بان قول (جمعة مباركة ) حرام لا يجوز وانتشرت هذه الفتوى حتى طغت على الفتاوى التي تبيح هذه العبارة وقد نسي الناس ان قول (جمعة مباركة ) هو مجرد دعاء والدعاء جائز في كل وقت وحال وعموما حتى لا اطيل عليكم اورد رد الشيخ عبدالرحمن السحيم حول هذا الامر ومختصر مافيه ان هذا القول جائز ولكن الالتزام به في كل جمعة يجعله في حكم البدعة 


جواب الشيخ عبدالرحمن السحيم حفظه الله : 

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
آمين ، ولك بمثل ما دعوت .

لا أعلم أن التهنئة بيوم الجمعة ثبتت عن الصحابة الكرام رضي الله عنهم .

وقد يدخل في عموم التهنئة بالعيد ، وذلك لأن الجمعة عيد الأسبوع ، لقوله عليه الصلاة والسلام : إن هذا يومُ عيدٍ ، جعله الله للمسلمين ، فمن جاء إلى الجمعة فليغتسل ، وإن كان طيبٌ فليَمَسَّ منه ، وعليكم بالسواك . رواه ابن ماجه بإسنادٍ حسن .

والدعاء بالبركة مطلوب ، إلاّ أن الْتِزَام ذلك في كل جمعة يجعله في حُكم البِدَع لِعدم التْزِام السلف له

قال السخاوي في " التهنئة بالشهور والأعياد " : ورُوي في المرفوع مِن جُملة حقوق الجار : إن أصابه خير هنأه ، أو مصيبة عَزّاه ، أو مرض عاده ، إلى غيره مما في معناه ، بل أقوى منه ما في الصحيحين في قيام طلحة لكعب رضي الله عنهما وتهنئته بتوبة الله عليه . اهـ .
http://al-ershaad.com/vb4/showthread.php?t=1555

ويقول الشيخ السحيم في موضع آخر عن اختلاف الاراء والفتاوى الفقهية منوها الى انها مجرد اجتهادات شخصية ليس لها صفة التحريم الا بما ثبت تحريمه من القرآن والسنة :


الجواب:
إذا سأل سائل فلا يسأل عن حُكم الشرع ، ولا عن حُكم الله في مسألة مُعينة ؛ لأن الذي يُفتي في مسألة قد يُصيب حُكم الله ، وقد لا يُصيبه ، وقد يُواِفق الشرع ، وقد لا يُوافِقه

ولذلك قال عليه الصلاة والسلام : وَإِذَا حَاصَرْتَ أَهْلَ حِصْنٍ فَأَرَادُوكَ أَنْ تُنْزِلَهُمْ عَلَى حُكْمِ اللَّهِ فَلا تُنْزِلْهُمْ عَلَى حُكْمِ اللَّهِ ، وَلَكِنْ أَنْزِلْهُمْ عَلَى حُكْمِكَ ، فَإِنَّكَ لا تَدْرِي أَتُصِيبُ حُكْمَ اللَّهِ فِيهِمْ أَمْ لا . رواه مسلم .

قال ابن القيم رحمه الله في كلام نفيس : لا ينبغي أن يُقال : هذا حكم الله ، وقد نهى النبي صلى الله عليه وسلم في الحديث الصحيح أميره بُريدة أن يُنـزل عدوه إذا حاصرهم على حكم الله ، وقال : فإنك لا تدري أتصيب حكم الله فيهم أم لا ، ولكن أنزلهم على حكمك وحكم أصحابك .

فتأمل كيف فرق بين حكم الله وحكم الأمير المجتهد ، ونهى أن يُسمى حكم المجتهدين حكم الله ، ومن هذا لما كتب الكاتب بين يدي أمير المؤمنين عمر بن الخطاب رضي الله عنه حكما حكم به ، فقال : هذا ما أرى الله أمير المؤمنين عمر ، فقال : لا تقل هكذا ، ولكن قل : هذا ما رأى أمير المؤمنين عمر بن الخطاب ،

وقال ابن وهب : سمعت مالكا يقول : لم يكن من أمر الناس ولا من مضى من سلفنا ولا أدركت أحدا اقتدى به يقول في شيء : هذا حلال وهذا حرام ، وما كانوا يجترئون على ذلك ، وإنما كانوا يقولون : نكره كذا ، ونرى هذا حسنا فينبغي هذا ، ولا نرى هذا ، ورواه عنه عتيق بن يعقوب وزاد : ولا يقولون : حلال ولا حرام ،

أما سمعت قول الله تعالى : ( قُلْ أَرَأَيْتُم مَّا أَنزَلَ اللّهُ لَكُم مِّن رِّزْقٍ فَجَعَلْتُم مِّنْهُ حَرَامًا وَحَلاَلاً قُلْ آللّهُ أَذِنَ لَكُمْ أَمْ عَلَى اللّهِ تَفْتَرُونَ ) الحلال ما أحله الله ورسوله ، والحرام ما حرمه الله ورسوله ، وقد يُطلق لفظ الكراهة على المحرم .

قلت : وقد غلط كثير من المتأخرين من أتباع الأئمة على أئمتهم بسبب ذلك حيث تورّع الأئمة عن إطلاق لفظ التحريم ، وأطلقوا لفظ الكراهة ، فنفى المتأخرون التحريم عما أطلق عليه الأئمة الكراهة ، ثم سهل عليهم لفظ الكراهة وخفّت مؤنته عليهم ، فحمله بعضهم على التنزيه ، وتجاوز به آخرون إلى كراهة ترك الأولى ، وهذا كثير جدا في تصرفاتهم ، فحصل بسببه غلط عظيم على الشريعة وعلى الأئمة .

والله أعلم 
http://al-ershaad.com/vb4/showthread.php?t=2459

كنود هولمبو الصحفي الدنماركي المسلم صاحب كتاب رحلة في الصحراء الليبية

ولد كنود هولمبو في الدنمرك يوم 22 أبريل 1902 ، و هو الابن الأكبر لرجل أعمال دانمركي معروف . و قد كانت لكنود منذ سنوات شبابه الأولى صفات تتميز بالاستقلالية و حب المغامرة و إحساس قوى بالعدالة جعله يقف دائما في صف المظلومين و المضطهدين ، كما كانت لديه موهبة الكتابة . و قد جعله بحثه الروحاني الدائب يعتنق الكاثوليكية في العشرين من عمره و يبقى معتكفا لمدة سنة في دير كليرفو للرهبان في فرنسا ، و لكن روحه القلقة لم تجد السلام الذي كان يبحث عنه و لذا غادر الدير و اختار أن يكون صحفيا يتحدث عن اكتشافاته و مشاهداته و كان أول ما نشر له وصفا لرحلة قام بها مع عائلة لابية ، و هم قوم رحل في شمال اسكندينافيا ، و ذلك خلال نزوحها إلى أقصى مناطق النرويج النائية

و في سنة 1924 سافر إلى مراكش و شاهد ظروف الاضطهاد للمغاربة في الريف المراكشي تحت الحكم الاسباني و قوى إحساسه المتأجج بالسخط و أعتبر أن العدوان القائم بمثابة خيانة للمدنية الأوربية . و أخيرا قاده امتعاضه و شعوره بفشل المسيحية إلى الدين الاسلامى حيث رأى فيه الراحة و السلام الروحيان الذي يبحث عنهما . و في سنة 1925 نشر كتابه الصغير "بين الشيطان و البحر العميق" . و سافر بعد ذلك إلى بلدان الشرق الأوسط متنقلا عبر سوريا ، فلسطين ، الأردن ، العراق ، و إيران . كما سافر أيضا إلى دول البلقان مع زوجته و شاهد هناك الاضطهاد الفاشستي للألبان المسلمين و غيرهم

في سنة 1930 كان مقيما في المغرب حيث قرر القيام برحلة طويلة بسيارته الشيفرولية موديل 1929 عبر شمال إفريقيا المحتلة من فرنسا ثم طرابلس و برقة المحتلتان من قبل ايطاليا و حتى مصر . و هكذا بدأ الرحلة عبر المغرب ، ثم الجزائر حيث صادف مغامرات عدة و منها لقاءه مع الشاب النيويوركى الامريكى روسكو تاربوكس الذي أصبح رفيق رحلته للأيام القادمة ، ثم عبر تونس ، و أخيرا وصل إلى منطقة طرابلس الغرب ، حيث أن اسم ليبيا لم يستعمل بعد

" شاهدنا الأعلام المثلثة الألوان على جميع الأبنية الرسمية ، و الشباب الفاشستي بقمصانهم السوداء يسيرون في عرض الشارع منشدين النشيد الفاشستي . و في كل مكان علق الشعار الفاشستي مع تاريخ السنة التي ابتدأت فيها ايطاليا الجديدة : السنة الثامنة من عهد موسولينى . أما الجدران فقد رسم عليها رأس الديكتاتور باللون الاسود . و بدت مجموعة الرؤوس كأنها مجموعة من رؤوس الموتى . و تحت كل رأس وضع شعار : من ليس معنا فهو ضدنا "
بدأنا بعد قليل نسمع أول الحان النشيد الفاشستي . و كان الايطاليون يصرخون بينما بقى العرب على صمتهم . و مر حملة الرايات بسرعة و هم يرفعون أربعة أعلام ممزقة . إنها الرايات التي أحضرت من مرزق و فزان في أقصى الجنوب من المستعمرة حيث استطاعت القوت الايطالية بقنابلها و مدافعها الرشاشة أن تنتزعها من أيدي قلة صغيرة من البدو

و ارتفعت أيدي الايطاليين بالتحية حين مرت الرايات و ارتفع معها الهتاف: عاش موسولينى عاشت ايطاليا. و أخذ رجال الشرطة يرمقون الناس محذرين فارتفعت ببطء أيدي العرب و كان اليهود قد سبقوهم إلى التحية بحماس غير أن العرب لم يشاركوا في الهتافات إطلاقا ."
تحدث كنود مع جندي ايطالي و سمع منه رأيه في المقاتل عمر المختار:
" إن البدو يحاربون كالجن ، يقودهم رجل غريب يدعى الشيخ عمر المختار . و هو عجوز ناهز السبعين لا يترجل عن جواده أبدا ، يتنقل به من مكان لأخر ، و حين نظنه في مكان معين و نتهيأ للقبض عليه ، إذا به يتبخر فجأة "

كما تعرف كنود على الطفل اليتيم محمد ذي الاثنا عشر ربيعا الذي قتل والده على يد الايطاليين و كلفه بحراسة سيارته خلال ساعات النهار . و بعد محاولات عدة استطاع الحصول على أذن مرور للسفر إلى بنغازي و ذلك مقابل توقيعه مستندا هو و رفيقه الامريكى بمكتب نائب الحاكم بعدم تحميل السلطات الايطالية بأية مسؤولية مقابل أية أضرار قد تقع لهما بالطريق حيث أن منطقة برقة مازالت في حالة حرب مستمرة ضد الغازي الايطالي . كما أن اليتيم محمد طلب مرافقتهما إلى بنغازي للعيش مع عم له يقيم هناك ، مما جعل كنود يقابل زوج أم محمد و طلب موافقته على اصطحابه معه و التي حصل عليها بعد ممانعة أولية ، و حزن الأم التي لا تعرف إذا كانت ستراه مرة أخرى أم لا .

و هكذا غادر الرفاق الثلاثة ، دانماركى و أمريكي و يتيم عربي ، طرابلس نحو المجهول . و سارت الرحلة بلا مشاكل حتى مدينة سرت حيث قاربت منطقة برقة و الحرب التي ما زالت دائرة هناك . و هاهو كنود يصف تجمع للبدو على مشارف سرت و الذي كأنه يبدو بداية ترحيل البدو لمعسكرات الاعتقال الفاشستية :

" و تحت سرت كانت تقوم مضارب ضخمة للبدو و كانت النيران تتألق خارج الخيام . و ذهب تاربوكس لينام و لكن محمد و أنا ذهبنا لإلقاء نظرة على المعسكر . في الواقع لم أشهد مثل هذا الفقر . كانت النساء ترتدي أسمالا بالية يلففن بها أجسامهن ، و كان الرجال في حالة أشد سوءا . و هرع الأولاد الجياع نحونا يستجدون النقود .
و سألت احد أفراد البدو : " كم مضى عليكم من الوقت هنا ؟ "
و أجاب: " ثلاثة أشهر ، و لا نعرف متى يسمح لنا بالرحيل . أن حياتنا تتوقف على التنقل . وهنا لا يتوافر الكلأ لماشيتنا . و ينبغي علينا ألان أن نبيع بعضا منها لنتمكن من تأمين الغداء لنا و لشراء العلف لما يتبقى منها . و في الحقيقة لا أدرى ما يمكن أن يحل بنا "
- و هل يريدون منكم أن تتوطنوا في مكان واحد ؟
- الله و حده يعرف ماذا يريدون ... اعتقد أنهم يريدوننا أن نموت ."و يستمر كنود في رحلته شرقا من سرت حيث لا يوجد طريق معبد و لا علامات حياة ، و في هذه الصحراء القاحلة و المجدبة ما بين النوفلية و العقيلة تتعطل السيارة بالرفاق الثلاثة و يتوهون في الصحراء " و هكذا غدا الوضع يائسا : لم يكن لدينا ماء ، كما لم نأكل شيئا طيلة الساعات الثماني و الأربعين الماضية بسبب ما عانيناه من اضطراب معدنا بعد تناولنا الماء الملوث . و كان يستحيل علينا ازدراد الطعام بدون ماء . و بعد بحث عاجل قررنا التخلي عن السيارة . و شربنا بقدر ما نستطيع من الماء الموجود في الرادياتور و أخذنا الباقي معنا . و هكذا بقى لدينا أمل ضعيف في الوصول إلى بئر مردومة أحياء . "قارب كنود و رفيقاه الموت بسبب العطش و الجوع و رياح القبلي و برودة ليالي الصحراء القارية ، و شاهدوا في مأساتهم مأساة الآخرين متمثلة في جثث المقاتلين العرب مبعثرة في الصحراء و الحيوانات النافقة ، حتى قيضت لهم النجاة عن طريق الايطاليين الذين بدأوا البحث عنهم ، عند عدم وصولهم للعقيلة كما كان متوقعا . كما قابلوا بعض المجاهدين في طريقهم إلى الكفرة التي مازالت حرة ، و لم يتعرضوا للأذى عندما عرفوا أن كنود كان مسلما ، كما عرفوا الشهيد والد محمد عندما حكي لهم قصته . و هكذا وصلوا في نهاية المطاف إلى بنغازي ، حيث فارقهم محمد للإقامة مع عمه ، كما أن قصتهم أصبحت معروفة عن طريق نشرها بالجريدة الايطالية المحلية . و أقام كنود و رفيقه الامريكى في فندق البيرغو ايطاليا .
و في بنغازي رأى كنود المشانق التي تنصب كل يوم لتنفيذ أحكام الإعدام بحق المجاهدين أو من يشك بأية صلة لهم ، و يتعرف على صاحب مكتبة يهودي و صديقه المسلم المثقف أحمد على الذي عرفه على الطرق الصوفية و على كتاب المصري عمر بن الفارض ، و أفكار الغزالي ، و انتهاء بالحركة السنوسية التي تقود الجهاد و مقاومة الغازي في برقة من ملاذها الأخير في واحة الكفرة . كما يتعرف على الضابط الايطالي فورنارى الذي كان أسيرا في الكفرة حيث لم تطأ من قبل قدم اوربى عدا الالمانى رولف و الأسير الفرنسي من تشاد و الانجليزية روزيتا فوربيس ، و يسمع منه حكايته . و ها هو يصف لنا احتفالا شاهده بمناسبة تسليم البنادق للشبيبة الفاشستية و حضره حاكم برقة الجنرال جراسيانى ، فيقول :
" و عزفت إحدى الجوقات النشيد الفاشي ، و انطلقت حناجر جميع الفتيان بالهتاف ، فقد ظهر الجنرال جراسيانى على شرفة مقر الحكومة ، و كان طويل القامة نحيلا و ذا سحنة مقدودة هي شكل نموذجي للجندي . و لم يكن يحسن الخطابة جيدا ، و كان صوته يشبه النباح الصادر عن المشتركين في الاستعراض .
و صرخ قائلا : أيها الفتيان لقد تسلمتم اليوم بنادقكم . إنها البنادق التي ستستخدمونها دفاعا عن ايطاليا التي نحبها جميعا ، و من أجل تعزيز جبروتها . عليكم ألا تنسوا لحظة واحدة بأنكم ايطاليون ، رومانيون ، وتذكروا أن أجدادكم وطئوا مرة أرض هذه البلاد . أنتم رومانيون تقاتلون البرابرة ، فكونوا رحيمين معهم ، و لكن كونوا دائما أسيادهم . تذكروا أنكم رومانيون . و رفع الجنرال جراسيانى يده مشيرا العلم الايطالي المثلث الألوان و قال:
- إن الراية الايطالية تخفق مجددا فوق هذه البلاد ، و ستظل تخفق إلى الأبد . عاشت ايطاليا "و في نهاية المطاف يقابل كنود جراسيانى و يقنعه بإعطائه إذن المرور المطلوب لتكملة رحلته حتى مصر مقابل توقيع نفس التعهد بعدم تحميل السلطات الايطالية أية مسؤولية على أية ضرر قد يقع له . و بعد أنهى كنود الصيانة الكاملة لسيارته عن طريق مندوب الشيفرولية في بنغازي غادرها تاركا رفيقي رحلته سابقا فيها حيث أن محمد أستقر مع عمه و بدأ مباشرة عمل له ، أما صديقه الامريكى فقد قر عزمه على الرجوع إلى أوربا . و في طريقه للمرج شاهد تنفيذ شنق ثلاثة من المحكوم عليهم بالإعدام عن طريق المحاكم الطائرة . و في المرج يتعرف على الحاكم العسكري الايطالي بها الكومندان ديودييس ، و لعله الايطالي الوحيد الذي يعرض عنه صورة إنسانية غير ملوثة بالتطرف الفاشي للآخرين و لكنه كما يبدو كان حذرا حتى في إبداء آراءه الحقيقية و لكن نفهم من كلامه مع كنود بأنه يفضل لغة الحوار و التعايش ، و يعتقد بأنه من الممكن السلام عن طريق المصافحة باليد .
يغادر بطلنا المرج و يدخل في الجبال و الغابات التي كانت الملاذ لعمر المختار و مقاتليه ، حيث كانوا يحاربون حربا ضروسا لا رحمة و لا شفقة و لا أمل من النصر فيها – قرارهم الوحيد الاستمرار و الشهادة . و يتم أسره من قبل بعض هؤلاء المقاتلين الذين عاملوه كعدو في البداية و لكن بعد التأكد من شخصيته و كونه مسلما و وجود القران معه بالاضافه إلى تكلمه العربية تغيرت معاملتهم له ، بل و قضى معهم ليلة سمر حيث استمع إلى قصصهم ، و في صباح اليوم التالي تركوه يواصل طريق سالما .
عند وصول كنود إلى مدينة درنة و رغم الحرب الدائرة في برقة ترك لنا عنها وصفا جميلا و خلابا لهذه المدينة و كيف كانت تبدو منذ سبع و سبعين سنة مضت:
" أن درنة من ناحية المناخ جنة الله على الأرض . فهي تقع قرب البحر المتوسط و تتمتع بأفضل مناخ في إفريقيا كلها ... و تملك درنة أصفى و أنقى و أطيب المياه في إفريقيا الشمالية كلها . فهي تتدفق من الجبال و تجرى وسط البلدة نفسها وسط القنوات و المجارى ، و تذهب المياه الفائضة عن حاجات الري إلى البحر . و أراضى درنة مغطاة ببساط كثيف من الحشائش و الأعشاب و تتألق فيها الأزهار الجميلة . و هناك بساتين كبيرة للموز تعطى مواسم دائمة على مدار السنة ." و لكن الوجود الايطالي يبقى فارضا وجوده ، حيث أنه " يحيط بدرنة سور كبير من جميع جهاتها ، و قد تحولت خلال السنوات الأخيرة إلى حصن حقيقي . " و في درنة شاهد كنود كيف تجرى المحاكم الطائرة محاكمتها لأربعة متهمين بمساعدة المجاهدين و عندما يطلب أحدهم تخفيف حكم الإعدام يزمجر القاضي فيه قائلا :" المحاكم العسكرية ليس لديها سوى عقوبتين ، الموت أو البراءة " .
و يصبح بطلنا نفسه متهما بالتعاطف مع الوطنيين حيث أنه يجالسهم و يتكلم لغتهم و يصلى معهم في مساجدهم ، كما أنه قبض عليه من قبل مقاتليهم و لم يؤذوه ، و لذا يستدعيه مفوض الشرطة و يحقق معه شخصيا ، و رغم أنه مازال حرا فأنه لم ينل الإذن بالمرور للحدود المصرية ، و قد يكون هذا بسبب أنه في نفس هذه الفترة التاريخية بدأ جراسيانى حملته لتفريغ منطقة البطنان من سكانها البدو و ترحيلهم إلى البريقة و العقيلة ، و لهذا السبب فإنها كانت منطقة من غير المرغوب السماح المرور فيها لشاهد دولي محايد .
و في 17 يونيه 1930 بدأت حملة اعتقالات في مدينة درنة شملت من ينتمون للحركة السنوسية و شيوخ الزوايا و المتعاطفين مع المجاهدين ، كما شملت كنود أيضا و أودع السجن معهم ، قيد الاعتقال بدون إبداء الأسباب . في السجن تحدث كنود مع رفاقه و سمع منهم قصصهم ، و سمعوا قصته . شهد كنود أعواد المشانق و الإعدامات و إجراءات المحاكم الطائرة و المعاملة غير الإنسانية و تدمير مصادر رزق البدو و ترحيلهم من مناطقهم الأصلية إلى معسكرات اعتقال لاحقة و الظلم و الجبروت الذي تعرض له الليبيون خلال العهد الفاشستي و سجل ذلك كله بأمانة و صدق و بلا مبالغة في كتابه و الذي ترجم من قبل محمد بشير الفرجانى بعنوان رحلة في الصحراء الليبية . أبعد كنود من درنة إلى بنغازي بالباخرة التي أقلت مساجين آخرين غيره ، و من بنغازي أبعد إلى مصر بالباخرة أيضا .
و لكن ليست هذه نهاية قصة كنود مع الجهاد الليبي ، و لانهاية قصة الايطاليين معه ، فقد تجول كنود مابين مصر و سوريا و الأردن متكلما عما يجرى في برقة من أحداث و باحثا عن دعم للمجاهدين حتى تابعته الاستخبارات الايطالية بعدها و نجحت في تأجير بعض المارقين البدو في خليج العقبة و اغتياله هناك و هو في طريقه إلى الحج سنة 1931 ، و إلى حد الآن لا يعرف القبر الذي دفن فيه هذا الشهيد

الميكروسكوب النفقي الماسح Scanning tunneling microscope (STM)

 

الميكروسكوب النفقي الماسح

Scanning tunneling microscope (STM)

عندما نتحدث عن الميكروسكوب فان اول ما نفكر به هو جهاز الميكروسكوب الذي نعرفه في مختبرات المدراس والذي يعمل بتكوين صورة ضوئية عن العينة المراد النظر لها بشكل مكبر، ومع تقدم العلم وتطوره اصبح بالإمكان ان نحصل على تكبير يفوق أي توقع. في بدايات القرن العشرين مع اكتشاف الفيزياء الحديثة والخاصية المزدوجة للإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمات المادية ونظرية ميكانيكا الكم التي تدرس الاجسام على المستوى الذري الدقيق اصبح بالإمكان تصميم ميكروسكوب يعمل على التكبير بدرجة عالية جدا تصل الى مئات الاف المرات وهي تعتمد على استخدام موجة الالكترون وقد تحدثنا عن الميكروسكوب الالكتروني الماسح SEM والميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM وتوالت الاكتشافات ليظهر لنا في العام 1981 ميكروسكوب جديد من حيث فكرة عمله ومن حيث امكانياته وقدراته واستخداماته المتنوعة هذا الميكروسكوب يعرف باسم الميكروسكوب النفقي الماسح scanning tunneling microscope او STM.

يعتبر جهاز الميكروسكوب النفقي من الاجهزة الاساسية في علم النانوتكنولوجي والذي ساعد في دراسة المواد على المستوى الذري وفي بناء وفحص التراكيب النانوية. وتعتمد فكرة عمله على مبدأ النفق الكمي quantum tunneling. فعندما يقترب طرف المجس الموصل للكهرباء والذي يعرف باسم tip من السطح المراد فحصه يطبق فرق جهد بين السطح وطرف المجس tip يسمح بمرور الالكترونات من خلال نفق في الفراغ بينهما. تيار الالكترونات هذا تعرف باسم التيار النفقي tunneling current. يعتمد التيار النفقي على موضع المجس بالنسبة للسطح وعلى فرق الجهد المطبق وعلى الكثافة الموضعية للعينة.

في هذا المقال من كيف تعمل الاشياء سوف نقوم بشرح فكرة عمل جهاز الميكروسكوب النفقي STM وانماط تشغيله كما سوف نتعرف على الاجهزة التي تعمل على نفس فكرة عمله.

صورة توضح سلسلة من ذرات Cs الحمراء على سطح GaAs

صورة لسطح نظيف من الذهب بواسطة جهاز STM

صورة STM لسلسلة جزئيات تجمعت بشكل ذاتي لشبه موصل عضوي على الجرافيت

الميكروسكوب النفقي الماسح والذي اسمه العلمي scanning tunneling microscope والذي يعرف بالاختصار STM هو اداة قوية للحصول على صور لأسطح المواد على المستوى الذري. تم اختراع هذا الجهاز في العام 1981 على يدي العالمين Gerd Binnig و Heinrich Rohrerفي شركة IBM. وحصلا على جائزة نوبل في عام 1986 لاختراعهما هذا الجهاز الذي سمح لأول مرة برؤية الذرة وفي الابعاد الثلاثة. يتمتع جهاز STM بقدرة تحليلية عالية تصل إلى 0.1nm وعمق يصل الى 0.01nm. وبهذه القدرة التحليلية العالية يمكن ان نحصل على صور للذرات داخل المواد هذا بالإضافة الى التحكم في الذرات وتحريكها.

المعلومات التي نحصل عليها من جهاز STM هي مراقبة التغير في التيار النفقي عند مسح سطح العينة بالمجس وتعرض البيانات في شكل صورة. يتطلب تشغيل جهاز STM درجة عالية من النظافة والاستقرار للسطح ولهذا يتم تشغيل الميكروسكوب في مفرغة هواءvacuum chamber ويكون المجس حاد جدا بحيث يكون طرفه بسمك ذرة او ذرتين، ويتصل المجس بأجهزة تحكم دقيقة لتحريكه في الابعاد الثلاثة بالنسبة للعينة وتستخدم ايضا الكترونيات متطورة لرصد التيار وترجمة التغيرات فيه الى صورة.

العالم Heinrich Rohrer على اليسار والعالم Gerd Binnig على اليمين في مختبرات شركة IBM توضح اول جهاز STM تم تصميمه في العام 1981 وحصلا على جائزة نوبل لهذا الاختراع في 1986. الجهاز الذي مكن العلماء لاول مرة من رؤية الذرات في المادة والتحكم فيها ليكون جهاز بناء التراكيب النانوية وفحصها.

تركيب الجهاز

يشمل تركيب جهاز STM على المجس الماسح tip وماسح يعمل بالكهرباء الانضغاطية piezoelectric للتحكم في الارتفاع وفي الابعاد السطحية x و y، وجهاز التحكم في المسافة بين مجس المسح وسطح العينة، ونظام العزل من الاهتزازات، وكمبيوتر.

مخطط يوضح كيف يعمل جهاز STM

تعتمد القدرة التحليلية لجهاز STM على نصف قطر تحدب المجس الماسح tip. ويلعب المجس الماسح دورا اساسيا في الحصول على صورة نقية وتبلغ دقة المجس الماسح درجة متقدمة وذلك حين تحتوي نهايته على ذرة واحدة فقط. فاذا كانت بسمك ذرتين فقد نحصل على صورتين معا مما يشكل زيغ في الصورة المتكونة ولضمان الحصول على ذرة في نهاية المجس فقد استخدمت لهذا الغرض انابيب الكربون النانوية للحصول على مجسات ماسحة لعمل الجهاز.

يصنع المجس الماسح من مادة التنجستين او من البلاتينيوم والاريديوم او الذهب. تستخدم طريقة النحت الكهروكيميائيelectrochemical etching في حالة مجسات التنجستين بينما تستخدم طرق ميكانيكية في حالة المجسات المصنوعة من البلاتينيوم والاريديوم.

ونظرا لحساسية التيار النفقي البالغة للتغير في الارتفاع، يجب عزل المجس عن الاهتزازات او تثبيت الجهاز على قاعدة صلبة للحصول على نتائج مفيدة. في اول جهاز STM صمم بواسطة العالمين Binnig و Rohrer استخدمت رافعة مغناطيسية للحفاظ على الجهاز بعيدا عن أي اهتزازات، والان تستخدم زنبركات ميكانيكية او زنبركات غازية. كما يتم ايضا استخدام وسائل للتقليل من التيارات الدوامية eddy currents.

للحفاظ على موضع المجس بالنسبة للعينة والتحكم في عملية مسح سطح العينة بالمجس والحصول على البيانات يتم استخدام كمبيوتر. كما ان الكمبيوتر يستخدم لتحسين الصورة باستخدام برامج معالجة الصورة والقيام بالقياسات الكمية على العينة.

كيف يعمل جهاز STM

في البداية يطبق فرق جهد على المجس الماسح ليتحرك عموديا في اتجاه سطح العينة وعندما يصبح على بعد مسافة صغيرة جدا من سطح العينة يتوقف المجس. تبدأ بعد ذلك مرحلة التحكم الدقيق في حركة المجس في الابعاد الثلاثة بالقرب من العينة ويستخدم بيزوالكترك للحفاظ على المسافة ثابته بين المجس والعينة في حدود 4 الى 7 انجستروم. في هذه الحالة يعمل فرق الجهد على دفع الالكترونات للتحرك النفقي بين رأس المجس tip والعينة، مما ينتج عنه تيار نفقي يمكن قياسه. عندما يبدأ التيار النفقي يمكن تغيرموضع رأس المجس بالنسبة لسطح العينة ويتم رصد التغيرات في التيار النفقي الناتج.

اذا تحرك رأس المجس عبر العينة في المستوى x-y، فان التغيرات في ارتفاع السطح وكثافته تحدث تغيرات في التيار النفقي. هذه التغيرات يتم رصدها ورسمها في شكل صورة. ويمكن ان تتم عملية رسم الصورة اما من خلال قياس التغيرات في التيار النفقي بالنسبة لسطح العينة عند ارتفاع ثابت بين رأس المجس والعينة او من خلال رصد التغير في الارتفاع z عند جعل التيار النفقي ثابت من خلال تغير ارتفاع رأس المجس بالنسبة لسطح العينة. وهذين النمطين من انماط التشغيل يعرف باسم نمط الارتفاع الثابت constant height modeأو نمط التيار النفقي الثابت . في نمط التيار الثابت تقوم اجهزة التغذية العكسية الالكترونية باعادة ضبط ارتفاع رأس المجس من خلال تعديل قيمة الجهد على البيزروالكتريك الذي يتحكم في الارتفاع. وهذا يؤدي الى الحصول على التغيرات في الارتفاع. الصورة التي نحصل عليها من رأس المجس هي صورة تضاريس سطح العينة وتعطي كثافة شحنة سطحية ثابتة وبالتالي فان التباين في الصورة يكون نتيجة للتغيرات في كثافة الشحنة.

في نمط الارتفاع الثابت يتم تثبيت كلا من فرق الجهد والارتفاع في حين يتم قياس التغيرات في التيار النفقي خلال مسح رأس المجس لسطح العينة، وهذا يؤدي الى الحصول على صورة للتغيرات في التيار النفقي على السطح، والتي ترتبط بكثافة الشحنة.

مسح المجس لسطح العينية على المستوى الذري في جهاز STM

كل الصور التي يتم الحصول عليها بجهاز STM هي صورة بتدرجات رمادية وللحصول على صورة ملونة يتم استخدام برامج كمبيوتر لابراز الميزات المهمة المراد اظهارها في الصورة.

بالإضافة الى عملية المسح لسطح العينة فان المعلومات التي ترصد بواسطة الاجهزة الالكترونية تكون دالة في الموضع بالنسبة لسطح العينة وعند كل موضع على سطح العينة يتم تغير الجهد الكهربي ورصد التغير في التيار. وهذه القياسات تعرف باسم طيف المسح النفقي scanning tunneling spectroscopy وتعرف بالاختصار STS وينتج عنها مخططات توضح كثافة المستويات كدالة في الطاقة داخلالعينة. وتتميز تقنية STM عن اجهزة قياس كثافة المستويات في قدرتها على اخذ قياسات موضعية بشكل دقيق، فعلى سبيل المثال يمكن قياس كثافة المستويات في موضع يوجد فيه شوائب في العينة ومقارنتها مع موضع اخر لا يوجد فيه شوائب على نفس سطح العينة.

في العام 1989 كتب العالمين Eigler and Schweizer اسم شركة IBM بالذرات باستخدام 35 ذرة زينون على سطح النيكل

عرض فيديو يوضح فكرة عمل المجس الماسح في الميكروسكوب النفقي الماسح

وهذا ايضا

استخدامات اخرى لجهاز STM

صورة توضح شعار مركز علوم النانو CeNS كتب بواسطة الذرات باستخدام جهاز STM

العديد من اجهزة الميكروسكوب تم تطويرها بالاعتماد على فكرة عمل جهاز الميكروسكوب النفقي STM. ومن هذه الاجهزة جهاز ميكروسكوب الماسح الفوتوني photon scanning microscopy والذي يعرف بالاختصار PSTM، ويستخدم مجس ضوئي tip ليشكل النفق الذي تنتقل عبره الفوتونات، وجهاز ميكروسكوب الجهد النفقي الماسح scanning tunneling potentiometry والذي يعرف بالاختصار STP، والذي يقوم بقياس الجهد الكهربي عبر العينة، وجهاز ميكروسكوب غزل الاستقطاب النفقي الماسح spin polarized scanning tunneling microscopy والذي يعرف بالاختصار SPSTM والذي يستخدم مجس فرومغناطيسي ليعمل كنفق للإلكترونيات المغزلية المستقطبة في المجال المغناطيسي للعينة، وجهاز ميكروسكوب القوة الذرية atomic force microscope والذي يعرف بالاختصار AFM والذي فيه يتم قياس القوة الناتجة عن التفاعل بين المجس وسطح العينة على المستوى الذري.

الطرق الاخرى من STM تقوم على فكرة التحكم في المجس ليحدث تغيرات في طبوغرافيا سطح العينة. وهذه الطرق جذبت العلماء لعدة اسباب وهي:

اولا يمتلك جهاز STM على نظام دقيق لتحديد الموضع على المستوى الذري مما يسمح بالتحكم في الذرات بشكل دقيق.

ثانياً بعد ان يتم تعديل سطح العينة باستخدام المجس الماسح يمكن اخذ صورة للسطح الجديد بنفس المجس الماسح بدون ان يتم تغير الجهاز.

وبهذا تمكن باحثون في شركة IBM من تطوير طريقة للتحكم في ذرات الزينون على سطح النيكل. وهذه الطريقة استخدمت لتطويق الالكترونات حول عدد من الذرات، والتي مكنت جهاز STM من استخدامه لمراقبة تذبذبات الالكترونات والتي تعرف باسم electron Friedel Oscillations على سطح المادة. كما يمكن استخدام تقنية STM كنفق لشعاع الكتروني موجه على عينة لعمل طباعة ذرية lithographyعلى سطح العينة. وهذه تعتبر تقنية متقدمة كثيرا عن تقنية الطباعة بالشعاع الالكتروني التقليدية. ومن التطبيقات العملية لجهاز STMاستخدامه في ترسيب ووضع الذرات مثل الذهب والفضة وغيرها على شكل مفضل مبرمج مسبقا لعمل الوصلات الكهربية للأجهزة النانوية او حتى لصناعة اجهزة نانوية بالكامل.

صورة الرجل الجزئي والذي طوله 45 انجستروم والتي تم بناؤها باستخدام 28 جزئ اول اكسيد الكربون على سطح من البلاتينيوم.

مؤخرا مجموعة من الباحثين تمكنوا من استخدام مجس STM للتحكم في اتجاه الروابط بين الجزئيات بشكل منفرد. هذا بالاعتماد على أن المقاومة الكهربية للجزئيات تعتمد على اتجاه الروابط وبالتالي تمكنوا من وضع الاسس اللازمة للحصول على مفاتيح كهربية switch من الجزئيات يمكن استخدامها في الكمبيوترات البيولوجية.

وفي نهاية هذا المقال أتمنى أن أكون قد قدمت شرحا مبسطا لفكرة عمل جهاز STM والذي يستخدمه الكثير من الباحثين في مختلف التخصصات وللعديد من الاغراض.

أرجو نشر هذا المقال لتعم الفائدة على الجميع مع العلم بان الأجر والثواب ينالك إذا تم النقل بحفظ حقوق الكاتب والمصدر.

 

مع خالص التحية والاحترام

دكتور حازم فلاح سكيك

www.hazemsakeek.com

ميكروسكوب القوة الذرية Atomic force microscopy (AFM)

 

ميكروسكوب القوة الذرية

Atomic force microscopy (AFM)

جهاز ميكروسكوب القوة الذرية

ميكروسكوب القوة الذرية Atomic Force Microscope (AFM ) او ميكروسكوب القوة الماسحةScanning Force Microscopy (SFM ) هو ميكروسكوب ذو قدرة تحليلية عالية وهو احد انواع ميكروسكوبات المجسات الماسحة والذي تحدثنا عن واحد منها وهو الميكروسكوب النفقي الماسح STM في مقال سابق. ولكن هذا الميكروسكوب له قدرة تحليل تصل الى اجزاء من النانومتر حيث انه يفوق حد تكبير الميكروسكوبات الضوئية بأكثر من 1000 مرة. ويعتبر هذا الميكروسكوب متطورا عن الميكروسكوب النفقي الماسح STM. اخترع ميكروسكوب القوة الذرية AFM العالمين Quate و Gerber في العام 1986. وتوفر اول جهاز للاستخدام في المختبرات العلمية في العام 1986. ويعتبر هذا الميكروسكوب الاكثر شهرة كأداة تكبير وقياس وتحريك على المستوى النانوي.

وحديثاً تمكن علماء فيزيائيون في جامعة اوساكا في اليابان من استخدام ميكروسكوب القوة الذرية AFM في التعرف على هوية التركيب الكيميائي وتحديد 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 ميكروسكوب AFM.

في هذا المقال من كيف تعمل الاشياء سوف نلقى الضوء عن هذا الجهاز التدقيق وكيف يعمل واهم الاستخدامات التي يمكن ان يقوم بها جهاز ميكروسكوب القوة الذرية.

المبدأ الاساسي

يتكون ميكروسكوب القوة الذرية AFM من ذراع cantilever في نهايته مجس probe مكون من رأس حاد يعرف بالـ tip يستخدم لمسح سطح العينة. تكون الذراع مصنوعة من مادة السليكون او نيتريد السيليكون بنصف قطر في حدود بضع نانومترات. عندما يقترب رأس المجس من سطح العينة تتولد قوة بين رأس المجس وسطح العينة تؤدي هذه القوة الى انحراف في الذراع بناء على قوة هوك. وقد تكون القوة المتبادلة قوة ميكانيكية او قوة فاندرفال او أو قوة شعرية قوة كهروستاتيكية او قوة مغناطيسية أو قوة رابطة كيميائية او قوة كزيمار او غيرها من انواع القوة وهذا حسب نوع السطح الذي يتم دراسته. كما يمكن دراسة العديد من انواع هذه القوة باستخدام مجسات خاصة وعندها يسمى الميكروسكوب باسمها مثل ميكروسكوب القوة المغناطيسية magnetic force Microscope (MFM) او ميكروسكوب المسح الحراري scanning thermal microscopy أو غيره. وفي كل هذه الميكروسكوبات تحدث القوة المتبادلة باختلاف انواعها انحراف في ذراع ميكروسكوب القوة الذرية يقاس هذا الانحراف بواسطة انحراف شعاع ليزر عن مرأة مثبتة على ذراع الميكروسكوب. وشعاع الليزر المنعكس يرصد على مصفوفة خطية من الفوتودايود. Photodiodes. وهناك طرق اخرى لقياس الانحراف مثل مقياس التداخل الضوئيoptical interfermetry، او باستخدام بيزوالكترك او مجس سعة كهربية. وحسب طريقة قياس الانحراف يتم تصميم ذراع الميكروسكوب فمثلا لو كانت طريقة القياس تعتمد على الكهرباء الانضغاطية (بيزوالكتروك) فان الذراع تصنع من مواد بيزوالكتروك. ولكن تعتبر طريقة قياس الانحراف بشعاع الليزر الطريقة الادق والاكثر استخداما.

مخطط توضيحي لفكرة عمل ميكروسكوب القوة الذرية

اذا تم مسح المجس عند ارتفاع معين من سطح العينة فقد يكون هناك خطورة على المجس بان يصطدم بالسطح، ولتجنب حدوث هذا يتم استخدام تغذية عكسية للتحكم في المسافة بين المجس وسطح العينة لتحافظ على القة المبتادلة بينهما ثابتة. ويتم تثبيت العينة على قاعدة من مادة بيزوالكترك تحرك العينة في الاتجاه z للحفاظ على قيمة ثابتة للقوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة وكذلك تحريك العينة في البعدين x و y. وهناك انواع اخرى من ميكروسكوبات القوة الذرية تستخدم 3 بلورات بيزوالكتريك كل بلورة مسئولة عن اتجاه من اتجاهات الحركة الثلاثة. وفي التصاميم الحديثة يتم تثبيت الذراع على ماسح بيزوالكتريك افقي في حين يتم تحريك العينة فقط في الاتجاهين x و y. وفي النهاية نحصل على خريطة لمساحة تمثل طبوغرافيا سطح العينة.

صورة توضح ذراع AFM ويبلغ عرضه 100 ميكروميتر ويمكن ان يصل الى 20 ميكروميتر او اقل.

يمكن تشغيل ميكروسكوب القوة الذرية AFM بعدة انماط تشغيل وهذا حسب الاستخدام المطلوب ونوع الفحص المراد. وبصفة عامة يمكن تقسيم انماط التشغيل بنوعين هما نمط التشغيل الاستاتيكي او نمط الاتصال والنوع الثاني هو نمط التشغيل الديناميكي او نمط عدم الاتصال.

انماط التشغيل واخذ الصور Imaging Modes

ذكرنا ان هناك نمطين اساسيين من انماط تشغيل جهاز AFM وهما النمط الاستاتيكي والذي يتم فيه سحب الذراع عبر سطح العينة ويتم مباشرة قياس تضاريس السطح من خلال الانحرافات في الذراع. والنمط الديناميكي يكون الذراع يتذبذب بالقرب من السطح عند تردد رنيني resonance frequency. ويتم قياس التردد والسعة والطور وتردد الرنيني من خلال القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة. هذه التغيرات في التردد بالنسبة لتردد المرجعي يعطي معلومات عن خصائص العينة.

النمط الاستاتيكي او نمط الاتصال Contact Mode

في هذا النمط يستخدم الانحراف في رأس المجس كإشارة للتغذية العكسية ولان قياس الاشارة في هذا النمط يتعرض للضجيج يتم استخدام ذراع اقل صلابة لتكبير مقدار اشارة الانحراف. ويقرب المجس من سطح العينة بحيث يحدث قوة تنافر تنتج عن الالكترونات على سطح العينة والكترونات المجس. ويتم الحفاظ على ثبات مقدار القوة التنارية هذه اثناء المسح من خلال المحافظة بقاء الانحراف ثابتاً.

 

النمط الديناميكي او نمط عدم الاتصال Non-contact Mode

 

نمط عدم الاتصال في ميكروسكوب القوة الذرية

في هذا النمط لا يكون المجس متصلا مع سطح العينة. بل يكون الذراع متذبذب عند تردد اكبر بقليل من تردد الرنين حيث تكون سعة الذبذبة في حدود بضع نانومتر (اقل من 10 نانومتر). وتكون القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة هي قوة فاندرفال van der Waalsوهي تكون مسيطرة عند تلك المسافة أي في حدود 1 الى 10 نانومتر فوق سطح العينة، وهذه القوة تعمل على تقليل تردد الرنين للذراع. هذا الانخفاض في تردد الرنين يستخدم في نظام التغذية العكسية الذي يقوم بالحفاظ على جعل سعة الاهتزازة ثابتا من خلال اعادة ضبط المسافة بين المجس والسطح. وبقياس المسافة بين المجس والسطح اثناء المسح في الاتجاهين x,y يتم رسم الصورة لطبغرافية سطح العينة باستخدام برامج معدة لذلك.

 

في هذا النمط لا يتعرض رأس المجس لأي ضرر لا نه لا يحتك مع سطح العينة مثلما يحدث مع النمط السابق. وهذا يجعل من نمط التشغيل الديناميكي مفضل اكثر وخصوصا في حالة التعامل مع العينات اللينة. ولكن في حالة العينات الصلبة فان الصور التي تؤخذ بكلا النمطين تكونا متماثلتين. ولكن اذا وجدت طبقة نانوية من مادة سائلة على سطح العينة فان النمطين سوف يعطيا صورا مختلفة بعض الشيء. لان المجس في النمط المتصل يخترق طبقة السائل ليعطي صورة للسطح الاسفل منها، في حين ان النمط غير المتصل سوف يتذبذب فوق السطح ويعطي صورة لكلا من السائل والسطح معا.

نمط النقر Tapping Mode

سلسلة بوليمر مفرد, (بسمك 0.4nm)، سجلت بنمط النقر Tapping mode في وسط مائي عند قيم pH مختلفة

في اغلب الاحيان تتكون طبقة مائية فوق سطح العينة. ولأننا نجعل رأس المجس قريب جدا من العينة للحصول على اشارة لمقياس القوة المتبادلة فانه من المحتمل ان يلتصق رأس المجس في العينة ولمنع هذا من الحدوث تم تطوير النمط الغير متصل بنمط النقر tapping mode وذلك للتغلب على هذه المشكلة.

في نمط النقر تتذبذب الذراع للأعلى والاسفل بالقرب من تردد الرنين وتكون سعة الذبذبة اكبر من 10 نانو متر حيث تتراوح بين 100 و200 نانومتر. ونظرا للقوة المتبادلة التي تؤثر على الذراع عند اقترابها من سطح العينة فان قوة فاندرفال او قوة ثنائيات القطب المتفاعلة او القوى الكهروستاتيكية تتسبب في تغير في سعة الذبذبة وتقل كلما اقترب رأس المجس من سطح العينة. يتم التحكم بارتفاع الذراع بواسطة بيزوالكترك تعمل على ضبط ارتفاع الذراع اثناء مسح العينة. ويعتبر نمط التشغيل هذا نمط متطور عن نمط عدم الاتصال.

عرض يوضح فكرة عمل ميكروسكوب القوة الذرية بالأنماط المختلفة

قياس انحراف ذراع ميكروسكوب القوة الذرية

قياس انحراف الشعاع في جهاز AFM

ينعكس شعاع ليزر دايود على الجانب الخلفي للزراع ويتم التحكم فيه من خلال كاشف حساس للموضع position sensitive detector(PSD) يتكون من فوتوديودين موضوعين بالقرب من بعضهما البعض والمخرج من كل فوتودايود موصل في مكبر differential amplifier. الازاحة الزاوية للذراع تجعل احد الديودين يلتقط اشارة اكبر من الديود الاخر. وهذا يعطي اشارة تتناسب مع انحراف الذراع. وتصل حساسية الجهاز الى كشف انحراف اقل من 10 نانومتر. ويمكن تكبير التغير في زاوية الشعاع بزيادة طول مسار شعاع الليزر بضع سنتيمترات.

عرض يوضح عمل ميكروسكوب القوة الذرية

مطياف القوة Force Spectroscopy

بالإضافة الى استخدام ميكروسكوب القوة الذرية في الحصول على صور على المستوى الذري يستخدم الميكروسكوب في تحليل القوة، فعلاقة قياسات القوة بين رأس المجس وسطح العينة كدالة في المسافة بينهم نحصل على نتائج تعرف باسم منحنى القوة والمسافةforce-distance curve. في هذه الطريقة يتم مد رأس المجس وسحبه عن سطح العينة اثناء مراقبة انحراف الذراع كدالة في ازاحة البيزوالكتريك. هذه الوظيفة استخدمت في قياسات على المستوى النانوي مثل الروابط الذري وقوى فانردفال وقوى كايسمر وقوى التحلل في السوائل والجزيئات المفردة وقوى التمدد والتمزق. وهذه القوة صغيرة جدا في حدود البيكونيوتن piconewton ولا يمكن قياسها باي جهاز اخر والان اصبح قياسها بجهاز AFM وعلى وبدقة تحليلية تصل الى 0.1 نانومتر. يمكن الحصول على قياسات مطياف القوة في كلا نمطي التشغيل الاستاتيكي والديناميكي.

التعرف على الذرات وتميزها

صورة بلورة كلوريد صوديوم بواسطة ميكروسكوب القوة الذرية

يستخدم مقياس القوة الذرية AFM للحصول على صور للذرات ولتحريكها ايضا على اسطح المواد. فالذرة على رأس المجس تتحسس الذرات ذرة ذرة على سطح العينة وتشكل قوة كيميائية مع كل ذرة. ولان هذه التفاعلات تغير بشكل دقيق تردد اهتزاز رأس المجس، فإنها يمكن ان تقاس وترسم. وعلى هذا الاساس تم التميز بين ذرات السليكون والتن والرصاص على سطح سبيكة، من خلال مقارنة البصمات الذرية وتكبيرها. حيث تم ملاحظة ان رأس المجس يتفاعل مع ذرات السليكون بقوة في حين يتفاعل مع ذرات التن والرصاص بقوة اقل. ولهذا فان الذرات المختلفة يمكن ان تتميز في صورة مصفوفة اثناء مرور رأس المجس على سطح العينة.

المزايا والعيوب

ميكروسكوب القوة الذرية AFM له عدة مزايا عن الميكروسكوب الالكتروني الماسح SEM. كما انه ليس مثل الميكروسكوب الالكتروني الماسح الذي يوفر صور ثنائية الابعاد فميكروسكوب القوة الذرية يعطي صور ثلاثية الابعاد للسطح، بالإضافة الى ان العينات لا تتطلب معاجلة خاصة مثلما يحدث في الميكروسكوب الالكتروني كتغطيتها بالكربون او الذهب وهذا يفسد العينة, كما ان الميكروسكوب يعمل في الظروف العادية في حين ان الميكروسكوب الالكتروني يتطلب ان يعمل في الفراغ. وهذا جعل ميكروسكوب القوة الذرية جهازا لدراسة الخلية الحية. وميكروسكوب القوة الذرية يمتلك قدرة تحليلية عالية تفوق قدرة SEM وSTM.

اول ميكروسكوب قوة ذرية

ومن عيوب جهاز AFM بالمقارنة مع جهاز SEM هو حجم الصورة. فجهاز SEM قادرا على مساحة تصل الى بضع مليمترات وبعمق يصل الى بضع مليمترات الا ان جهاز AFM يعمل على مساحة 150x150 مايكرومتر وبعمق 10-20 ميكروميتر. ولكن هذا العيب تم التعامل معه من خلال تطوير اجهزة AFM بواسطة شركة IBM تعمل بمجسين متوازيين.

كما ان استخدام رأس مجس tip غير مناسب قد يعطي بعض العيوب في الصورة الناتجة. بالإضافة الى ان AFM يعمل ببطء بالمقارنة معSEM الذي يعطي صورة حية للعينة فان AFM يتطلب ان يعمل لبضعة دقائق حتى يعطي صورة. وهذا التأخير يؤدي الى انزياح حراري في الصورة مما يجعل ميكروسكوب القوة الذرية غير مناسب للقياسات الدقيقة للمسافات الطوبوغرافية على الصورة. ويتم تطوير اجهزة AFMللتغلب على هذه المشكلة بأجهزة تعرف باسم videoAFM والتي تعمل بسرعة فاقت سرعة SEM.

تتأثر صور AFM بالتخلف hysteresis في المواد البيزوالكتريك والتداخل في الاشارات الملتقطة لكل من x,y اثناء المسح ولكن هذا تم التغلب عليه باستخدام برمجيات متطورة وفلاتر خاصة او باستخدام ماسحات متعامدة منفصلة.

ماسح البيزوالكتريك Piezoelectric هو عبارة عن ماسح من مادة بيزوالكتريك وهي مواد تنضغط وتتمدد بتطبيق فرق جهد كهربي وهذه الخاصية تستخدم في تحريك رأس المجس على العينة بدقة عالية. وقد تم شرح فكرة عمل البيزوالكتريك في مقال كيف تعمل الكهرباء الانضغاطية.

في النهاية نلاحظ كيف ان الميكروسكوبات تختلف باختلاف الطريقة التي تقوم بها بالحصول على الصورة وفي هذا المقال قمنا بشرح فكرة مبسطة عن ميكروسكوب القوة الذرية والذي مكن العلماء من رؤية الذرات والتميز بينها والتحكم بها الذي فتح الباب امام تكنولوجيا النانو لتدرس المواد على المستوى الذري وفهم الكثير من خصائصها.

أرجو نشر هذا المقال لتعم الفائدة على الجميع مع العلم بان الأجر والثواب ينالك إذا تم النقل بحفظ حقوق الكاتب والمصدر.

مع خالص التحية والاحترام

دكتور حازم فلاح سكيك