カリフォルニア大学バークレー校の研究者は、最先端の技術を使用して、個々の原子を金属格子からノックアウトすることにより、放射線の損傷効果をシミュレートしています。結果として生じる欠陥を調べることにより、彼らは放射線誘発性物質分解に寄与する微視的プロセスを包括的に理解することを目指しています。
「原子スケールでの放射線損傷の詳細なメカニズムを理解することにより、それらの効果を緩和するための戦略を開発することができます」と、UCバークレーの原子力工学教授であり、プロジェクトの主任研究者であるAndrew Minorは説明します。
彼らの実験では、チームは、ヘリウムイオンなどの荷電粒子の集中的なビームを利用して、金属の薄い箔を砲撃します。各イオンは金属格子内の原子と衝突し、エネルギーを伝達し、潜在的にそれらを位置からノックアウトします。
損傷を視覚化するために、研究者は、透過型電子顕微鏡（TEM）やスキャン透過電子顕微鏡（STEM）などの一連の高度な顕微鏡技術を採用しています。これらの手法は、欠陥の高解像度画像を提供し、変位した原子の位置、サイズ、形状を明らかにします。
イオンビームの強度とエネルギーを慎重に制御することにより、チームは異なる放射線量とイオンの種類の影響を体系的に研究できます。これにより、金属の欠陥の形成と進化に影響を与える重要な要因を特定できます。
「私たちは、欠陥が互いにどのように相互作用し、それらが素材の全体的な特性にどのように影響するかを理解することに特に興味があります」とマイナーは言います。
チームの調査結果は、融合反応器の過酷な放射線環境に耐えることができる材料の設計と開発に影響を与えます。最も放射線耐性材料を特定し、放射線損傷の根本的なメカニズムを理解することにより、科学者はこれらの有望なエネルギー源の安全性と効率を高めることができます。
この研究は、米国エネルギー省のフュージョンエネルギー科学局によってサポートされており、バークレー融合科学センターの一部として実施されています。
