Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Nanoscale Studie av Utstrålning-Framkallad Skada

Published on November 19, 2012 at 3:46 AM

För att bygga nästa generation av kärn- reaktorer är materialforskare prövas att låsa hemligheterna av bestämda material upp som är tolerant utstrålning-skada.

En förkoppra och stryker den nano pelaren som har inympats med helium (som sett med ett scanningelektronmikroskop). Pilen pekar till ha kontakt mellan tvåna belägger med metall. Kreditera: PeriLandau o.a. /Caltech

Nu har forskare på det Kalifornien Institutet av Teknologi (Caltech) kommit med ny överenskommelse till en av de, hemlighet-hur har kontakt mellan försiktigt utvalda två, belägger med metall kan absorbera eller läka, utstrålningsskada.

”När den kommer till att välja riktiga strukturella material för avancerade kärn- reaktorer, är det avgörande att vi förstår att utstrålningsskada och dess verkställer på materialrekvisita. Och vi behöver studien som dessa verkställer på isolerade småskaliga särdrag,” något att säga Julia R. Greer, en assistentprofessor av materialvetenskap och mekaniker på Caltech. Med det i åtanke, har Greer och kollegor från Caltech, Sandia MedborgareLaboratorium, Uc Berkeley och Los Alamos MedborgareLaboratorium tagit en mer nära look på utstrålning-framkallad skada som in hela vägen zoom till nanoscale-var längder mätas i billionths av mäter. Deras resultat visas i förar journal över direktanslutet Avancerade Funktionella Material och Litet.

Under kärn- irradiation neutrons och joner för driftiga partiklar förflyttar lika atoms från deras stamgästgallerplatser inom belägger med metall det smink en reaktor som ställer av in, applåderar av sammanstötningar som för den skada liksom material stålsätter ultimately. En av byproductsna av detta processaa är bildandet av helium bubblar. Sedan helium inte upplöser inom fasta material, bildar det tryck gasar bubblar, som kan sammansmälta, danande det materiella poröst, bräckligt, och därför känsligt till avbrott.

Några nano-iscensatte material är kompetent att motstå sådan skada och kan, till exempel, förhindra helium bubblar från att sammansmälta in i större annullerar. För anföra som exempel, några metalliska nanolaminates-material som göras upp av extremt tunna växla lagrar av olikt, belägga med metall-är kompetent att absorbera olika typer av utstrålning-framkallat hoppar av på har kontakt mellan lagrarna på grund av mismatchen som finns mellan deras kristall strukturerar.

”Har Folket en idé, från uträkningar, av vad har kontakt i sin helhet kan göra, och de vet från experiment vad deras kombinerade globala verkställer är. Vad de inte vet är vad en individ har kontakt exakt gör och vilken specifika roll nanoscalen dimensionerar lek,” något att säga Greer. ”Och det är vad vi var kompetent att utforska.”,

PeriLandauen och Guo Qiang, båda postdoctoral forskare i Greers labb på tiden av denna studie, använde ett kemiskt tillvägagångssätt som kallades electroplating till endera, växer miniatyrpelare av rent förkopprar eller pelare som exakt innehåller en som en strykakristall sitter ha kontakti atop en förkopprakristall. Därefter arbetet med partners på Sandia och Los Alamos, för att att reproducera verkställa av heliumirradiation, inympade de de nanopillars med heliumjoner, båda direkt på ha kontakt och, i separata experiment, alltigenom pelaren.

Forskarna använde därefter ensort som nanomechanical testa instrumenterar, kallat SEMentoren, som lokaliseras i subbasementen av de W.M. Keck Iscensätta Laboratoriumna som långt bygger på Caltech, till både kompressen de mycket små pelarna och handtag på dem som a för att lära om den mekaniska rekvisitan av pelare-hur deras ändrande längd, då en bestämd spänning applicerades, och var dem som är panka, till exempel.

”Är Dessa experiment mycket, mycket delikat,” Landaunågot att säga. ”Om du funderare om den, varje av, pelare-som är endast 100 breda och omkring 700 nanometers för nanometers, lång-är tusen tider tunnare än, strandar en singel av hår. Vi kan endast se dem med mikroskop med hög upplösning.”,

Laget grundar att, när de satte in ett litet belopp av helium in i en pelare på ha kontakt mellan stryka och förkopprar kristaller, pelarens styrka ökande av mer än 60 procent som jämförs till en pelare utan helium. Att mycket förväntades, Landauen, förklarar, därför att ”att hårdna för irradiation är ett välkänt fenomen i bulk material.”, Emellertid noterar hon, sådan hårdna anknytas typisk med embrittlement, ”, och vi önskar inte att material ska vara bräckliga.”,

Förvånansvärt grundar forskarna det i deras nanopillars, förhöjningen i styrka kom inte tillsammans med embrittlement, either, då heliumet inympades på ha kontakt, eller då det var utdelat i huvudsak. Sannerligen var Greer och hon det fann laget, det materiellt kompetent att underhålla dess medgörlighet, därför att ha kontakt sig själv var kompetent att deformera gradvist under spänning.

Detta hjälpmedel, som i en materiell metallisk nanolaminate, litet helium bubblar är kompetent att migrate till en ha kontakt, som är aldrig mer, än några tio av nanometers bort som läker i grunden det materiellt. ”Vad vi är, är visningen att den inte betyder, om bubbla är inom ha kontakt, eller jämnt utdelade- pelare inte missar någonsin i ett katastrofalt, plötsligt danar,” Greer något att säga. Hon noterar att det inympade heliumet bubbla-som beskrivas i de Avancerade Funktionella Materialen, pappers--var en till två nanometers i diameter; i framtida studier villkorar gruppen ska repetitionen som experiment med större bubblar på högre temperaturer för att föreställa extra, släkt till utstrålningsskada.

I det Små pappers- visade forskarna, att även nanopillars som helt göras av förkopprar, med inget varva av belägger med metall, ställt ut irradiation-framkallat hårdna. Det förkopprar stativ i fullständig kontrast till resultaten från föregående arbete av andra forskare på proton-bestrålat nanopillars, som ställde ut de samma strykorna, som de, som inte hade bestrålats. Greer något att säga, som denna pekar till behovet att utvärdera olika typer av irradiation-framkallat, hoppar av på nanoscalen, därför att alla de inte kan ha som samma verkställer på material.

Fördriva inget är rimligt att bygga kärn- reaktorer ut ur nanopillars när som helst snart, argumenterar Greer att det är viktigt att förstå hur individen har kontakt och nanostructures uppför. ”Är Detta arbete i stort undervisning oss vad ger material kapaciteten att läka utstrålning skada-vad toleranser dem har och hur man planlägger dem,” henne något att säga. Att information kan inkorporeras in i framtid, modellerar av materiellt uppförande som kan hjälpa med designen av nya material.

Källa: http://www.caltech.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:34

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit