Utilizando técnicas de vanguardia, investigadores de la Universidad de California en Berkeley están simulando los efectos dañinos de la radiación sacando átomos individuales de una red metálica. Al examinar los defectos resultantes, su objetivo es obtener una comprensión integral de los procesos microscópicos que contribuyen a la degradación de los materiales inducida por la radiación.
"Al comprender los mecanismos detallados del daño por radiación a escala atómica, podemos desarrollar estrategias para mitigar sus efectos", explica Andrew Minor, profesor de ingeniería nuclear en UC Berkeley e investigador principal del proyecto.
En sus experimentos, el equipo utiliza un haz enfocado de partículas cargadas, como iones de helio, para bombardear una fina lámina de metal. Cada ion choca con los átomos de la red metálica, transfiriendo energía y potencialmente sacándolos de sus posiciones.
Para visualizar el daño, los investigadores emplean un conjunto de técnicas de microscopía avanzadas, incluida la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM). Estas técnicas proporcionan imágenes de alta resolución de los defectos, que revelan la ubicación, el tamaño y la forma de los átomos desplazados.
Controlando cuidadosamente la intensidad y la energía del haz de iones, el equipo puede estudiar sistemáticamente los efectos de diferentes dosis de radiación y tipos de iones. Esto les permite identificar los factores clave que influyen en la formación y evolución de defectos en el metal.
"Estamos particularmente interesados en comprender cómo los defectos interactúan entre sí y cómo afectan colectivamente a las propiedades generales del material", dice Minor.
Los hallazgos del equipo tienen implicaciones para el diseño y desarrollo de materiales que puedan resistir el duro entorno de radiación de los reactores de fusión. Al identificar los materiales más resistentes a la radiación y comprender los mecanismos subyacentes del daño por radiación, los científicos pueden mejorar la seguridad y la eficiencia de estas prometedoras fuentes de energía.
Esta investigación cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencias de la Energía de Fusión del Departamento de Energía de EE. UU. y se lleva a cabo como parte del Centro de Ciencias de Fusión de Berkeley.
