Los científicos de materiales del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) se acercaron un paso más a comprender la dinámica de interacción de defectos en el carburo de silicio.

Cuando una partícula energética, como un neutrón o un ión, incide en un material, la partícula penetra y crea desplazamientos mediante procesos balísticos de expulsión de átomos reticulares de sus posiciones de equilibrio. Estos átomos desprendidos a menudo tienen una energía cinética lo suficientemente alta como para desplazar a otros átomos cercanos. Como resultado, Se crea una cascada de desplazamientos atómicos a lo largo de la trayectoria de los iones.

Los iones energéticos con diferentes masas crean cascadas de colisión con diferentes densidades de desplazamiento. Los iones pesados ​​crean densas cascadas de colisión, mientras que las cascadas producidas por iones ligeros y neutrones se diluyen con distancias medias mucho mayores entre los desplazamientos dentro de cada cascada.

Tales densidades en cascada no son solo una curiosidad intelectual. Para muchos materiales no metálicos, la densidad de las cascadas de colisión determina la facilidad con la que el material se daña bajo la irradiación. Sin embargo, los efectos de las densidades de cascada de colisiones sobre la dinámica de los defectos de radiación permanecieron esencialmente sin explorar. La dinámica de los defectos por radiación generalmente sigue siendo una de las más complejas, Temas poco entendidos y muy debatidos en la comunidad de daños por radiación.

El carburo de silicio se utiliza para alimentar dispositivos electrónicos, como un transistor, que operan a alta temperatura y alto voltaje. Es más, El carburo de silicio ha sido investigado por su viabilidad como revestimiento de combustible nuclear.

En un estudio publicado en la edición del 17 de marzo de Informes científicos , Un equipo de LLNL y Texas A&M University utilizó un método de haz de iones pulsados ​​desarrollado recientemente para investigar cómo el daño por radiación en el carburo de silicio se ve influenciado por la densidad de las cascadas de colisión. El carburo de silicio es un material semiconductor de cerámica nuclear y de banda ancha. El equipo estudió sistemáticamente la dinámica de los defectos de radiación en carburo de silicio bombardeado con diferentes iones que crean cascadas de colisión con densidades en un amplio rango. Los investigadores utilizaron haces de iones pulsados ​​para medir la vida útil de los defectos móviles y desarrollaron un nuevo método para calcular las densidades en cascada.

El equipo descubrió que las cascadas de colisión más densas no solo crean más daño, sino que también evolucionan mucho más lentamente que las cascadas diluidas. Su trabajo es la primera demostración de que, además de la tasa de dosis, La dinámica de interacción de defectos en el carburo de silicio depende en gran medida de la densidad de la cascada.

"Este estudio es otro ejemplo de cómo el desarrollo de nuevos métodos experimentales puede ayudarnos a comprender mejor los procesos básicos de daño por radiación, "dijo el científico de LLNL L. Bimo Bayu Aji, el autor principal del artículo.

"Este trabajo muestra que se espera que el carburo de silicio se dañe de manera diferente en entornos de radiación caracterizados por diferentes flujos y energías de neutrones, y que cualquier modelo verdaderamente predictivo de daños por radiación debe incluir la dinámica de interacción de defectos, "dijo Sergei Kucheyev, el líder del proyecto LLNL.