انتشار سطحي

تعريفًا بالموضوع، الانتشار السطحي عملية عامة تتضمن حركة الذرات الممتزة والجزيئات والتجمعات الذرية (الجسيمات الممتزة) على أسطح المواد الصلبة. يمكن تصور هذه العملية عمومًا على أنها قفزات للجسيمات بين مواقع امتزاز متجاورة على السطح. وكما هو الحال في الانتشار الحجمي، فإن هذه الحركة عادةً ما تكون عملية مُحفزة حراريًا، حيث تزداد معدلاتها مع ارتفاع درجة الحرارة. تُظهر الكثير من الأنظمة سلوك انتشار يختلف عن النموذج التقليدي للقفزات بين أقرب الجسيمات. يُعد الانتشار النفقي مثالًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص لآلية غير تقليدية، حيث ثبت أن الهيدروجين ينتشر على أسطح المعادن النظيفة عبر تأثير النفق الكمي.

كذلك، تتأثر معدلات الانتشار السطحي وآلياته بعوامل عديدة، منها قوة الرابطة بين السطح والجسيمات الممتزة، واتجاه الشبكة السطحية، والتجاذب والتنافر بين الأنواع السطحية، وتدرجات الجهد الكيميائي. يُعدّ هذا مفهومًا هامًا في تكوين الأطوار السطحية، والنمو المتناحي، والحفز غير المتجانس، وغيرها من المواضيع في علم الأسطح. ولذلك، تُعدّ مبادئ الانتشار السطحي بالغة الأهمية لصناعات الإنتاج الكيميائي وأشباه الموصلات. تشمل التطبيقات العملية التي تعتمد بدرجة كبيرة على هذه الظواهر المحولات الحفزية، والدوائر المتكاملة المستعملة في الأجهزة الإلكترونية، وأملاح هاليد الفضة المستعملة في أفلام التصوير الفوتوغرافي.

وفي هذا الصدد، يمكن استخدام أدوات تحليلية متنوعة لتوضيح آليات ومعدلات الانتشار السطحي، وأهمها مجهر أيون المجال ومجهر المسح النفقي. على الرغم من أن هذه العملية من حيث المبدأ يمكن أن تحدث على مجموعة متنوعة من المواد، إلا أن أغلب التجارب تُجرى على أسطح المعادن البلورية. بسبب القيود التجريبية، تقتصر أغلب الدراسات حول الانتشار السطحي على درجات حرارة أقل بكثير من درجة انصهار الركيزة، ولا يزال هناك الكثير مما لم يُكتشف بعد حول كيفية حدوث هذه العمليات عند درجات حرارة أعلى.