Новости химической науки > Как радиация разрушает материалы

Результаты, полученные двумя исследовательскими группами, позволяют по-новому взглянуть на то, как радиация вызывает дефекты в материалах на наноуровне. Подобного рода дефекты могут существенным образом изменить свойства этих материалов – вплоть до способствования их разрушению.

Выводы, полученные в результате исследований, могут найти применение во многих областях – от разработки источников ядерной энергии нового поколения до дизайна наноматериалов новых типов.

На рисунке отображено линейное движение петли дислокации диаметром 6 нм. (Рисунок: © K Arakawa)

Радиация оказывает нежелательное влияние на материалы – например, повреждает компоненты ядерных реакторов. Однако, она может оказаться полезной в ряде практических методик. Так, радиация может использоваться для ионной имплантации, позволяющей получить новые типы кремниевых полупроводников.

Под действием радиации атомы в кристаллической структуры металла могут быть выбиты из их первоначального положения, перемещаясь в «зазор» кристаллической решетки и занимают позицию там, где обычно должна располагаться. Такой дефект кристаллической решетки называют «междоузельным» ('interstitial' defect). Весьма часто кристаллическая решетка перегруппировывается для минимизации эффекта от своего повреждения таким образом, чтобы все дефекты разместились в одной области. Такая перегруппировка приводит к образованию дискообразных опухолей или «петель дислокации» ('dislocation loops'), состоящих из сотен дефектов.

Стивен Цинкле (Steven Zinkle), работавший над проектом в Университете Теннеси отмечает, что его группой обнаружен очень эффективный способ миграции групп образовавшихся вакансий. Неожиданным результатом исследований может являться обнаружение того, что для перемещения группы вакансий требуется энергия меньшая, нежели для перемещения одной вакансии.

Другая группа исследователей из Университета Осака обнаружила, что нанометровая петля дислокации может двигаться по одному направлению кристаллической решекти железа без приложения внешних сил.

Источники: Science, 2007; DOI: 10.1126/science.1148336; Science, 2007; DOI: 10.1126/science.1145386

метки статьи: #неорганическая химия, #радиохимия и химия высоких энергий, #физическая химия