عودة ارتباط

عودة الارتباط في الفيزياء و الفلك (بالإنجليزية: Recombination) هو أرتباط أيون موجب الشحنة بإلكترونه (سالب الشحنة) فتتشكل الذرة أو الجزيء ويعود إلى حالتها المتعادلة كهربائيا . وتمثل عملية عودة الارتباط معكوس عملية التأين التي تفقد خلالها الذرة أحد إلكتروناتها أو أكثر وتصبح أيونا مشحونا.

مقدمــــة

من أجل حدوث التأين في مادة ، أي فصل الشحنة السالبة (إلكترون) عن الشحنة الموجبة في الذرة (النواة الذرية) لا بد من إمداد الذرة بطاقة من الخارج . ويمكن إحداث ذلك عن طريق رفع درجة الحرارة أو عند امتصاص الذرة لفوتون ، أو قد يحدث التأين أيضا خلال اصتدام الذرات بعضها البعض وتنفصل بعض الإلكترونات . وعند حدوث عودة الارتباط فإن تلك الطاقة تنطلق من الذرة في هيئة شعاع ضوئي (فوتون) أو بانتقال الطاقة من تلك الذرة إلى ذرة أو جزيء آخر أو في هيئة اهتزازات كمومية (فونون أي فوتون صوتي ) في البنية البلورية للمادة .
يحدث تأين الذرات في التفاعلات الكيميائية ، كما يحدث في الكيمياء الكهربائية في البطاريات وفي المركمات . 
من الوجهة الفلكية فتشير القياسات إلى حدوث عودة الارتباط خلال عصر مبدئي في عمر الكون عندما كان عمر الكون بين 300.000 إلى 400.000 سنة بعد الانفجار العظيم . خلال هذه الحقبة كانت درجة الحرارة قد انخفضت عدة آلاف من الدرجات بحيث استطاعت الإلكترونات الترابط مع البروتونات ، وتسمى تلك الحقبة "حقبة عودة الارتباط " . بهذا تكوّن الهيدروجين ، وهو متعادل كهربائيا حيث أن شحنتي الإلكترون والبروتون متساويتان ومعكوستي الإشارة . وبتكون الهيدروجين قلـّت الإلكترونات الحرة والبروتونات الحرة التي كانت تمتص الإشعة الكهرومغناطيسية - وأصبح الكون شفافا . 
الأشعة التي تكونت في ذلك الزمان لازلنا نستطيع تسجيلها في يومنا هذا ، إلا أنها بتزايد اتساع الكون وتزايد انخفاض درجة حرارة الكون فقد فقدت الكثير من طاقتها وأصبحت طاقة تلك الفوتونات منخفضة التردد في حيز موجات الميكروويف ولها درجة حرارة 7و2 كلفن . تلك الأشعة الباقية تعرف فيزيائيا وفي علم الفلك بإشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني.

عودة الارتباط / البلازما

نعهد عودة الارتباط دائما في الغازات المتأينة. وعند حدوث عودة الارتباط تنتج إضاءة ويعرفه الإنسان منذ قديم الأزل عندما تحترق شهب في جو الأرض بسرعات عالية ، ويحدث تأين لجزيئات الهواء. وعندما حدوث عودة الارتباط للأيونات والإلكترونات عبر مسار الشهاب فإننا نرى ما ينتج عن ذلك من ضوء . 
حالة الأيونات والإلكترونات المنفصلة عن بعضها البعض تسمى بلازما.

عودة الارتباط خلال تصادمات ثلاثية

يحدث احيانا في الغازات عودة الارتباط خلال تصادمات ثلاثية ، وفيها يصتدم أيون موجب الشحنة بإلكترونين في نفس الوقت . فيتحد الأيون مع الإلكترون الأول مكونا ذرة متعادلة . و طاقة الارتباط المتحررة خلال ذلك يتلقاها الإلكترون الثاني وترتفع طاقته . وربما تلتقط ذرة أخرى طاقة الارتباط وتعلو طاقتها .

نموذج نطاقات الطاقة في المادة الصلبة

في المواد الصلبة وفي أشباه الموصلات تتخذ البنية الإلكترونية نظاما طبقيا يتحدد بحسب خواص المادة البلورية . ويوصف توزيع الإلكترونات وطاقتها بمستوى فيرمي و يعتمد على درجة حرارة المادة . عند الصفر المطلق لدرجة الحرارة تكون لجميع الإلكترونات طاقة أقل من مستوى فيرمي ، وعند ارتفاع درجة الحرارة تتخذ توزيع طاقات الإلكترونات توزيع بولتزمان. 
يقع مستوى فيرمي لأشباه الموصلات في وسط نطاق فجوة band gap بين "نطاقين مسموحين " للإلكترون ، يسميان نطاق التكافؤ و نطاق التوصيل . ويقع نطاق التكافؤ تحت نطاق الفجوة ويكون مشغولا كاملا بالإلكترونات. في تلك الحالة يكون نطاق التوصيل فوق مستوى فيرمي ويكاد أن يكون خاليا من الإلكترونات (قارن بالشكل المجاور ) . ونظرا لامتلاء نطاق التكافؤ بالإلكترونات فهي تكون غير متحركة ، ولا يمكنها توصيل التيار الكهربائي. 
فإذا حصل إلكترون في نطاق التكافؤ على طاقة على طاقة كافية للوصول إلى نطاق التوصيل ، عندئذ يصبح حرا ويمكنه الحركة في نطاق التوصيل . في نفس الوقت فإن هذا الإلكترون سوف يترك ورائه ثغرة إلكترونية ، تستطيع هي الأخرى التحرك مثلما يتحرك جسيم موجب الشحنة . 
هذه عملية تسمى "توليد حاملات شحنات" يكتسب خلالها إلكترون طاقة وينتقل من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل ويصبح لدينا حاملين للشحنة : الكترون (سالب) و ثغرة (موجبة) . عكس تلك العملية تسمى عودة الارتباط  وفيها يأتي إلكترون من نطاق التوصيل ويفقد الطاقة الزائدة ويرتبط بالثغرة الموجودة في نطاق التكافؤ .