Utilizzando tecniche all'avanguardia, i ricercatori dell'Università della California, Berkeley, stanno simulando gli effetti dannosi delle radiazioni facendo uscire singoli atomi da un reticolo metallico. Esaminando i difetti risultanti, mirano ad acquisire una comprensione completa dei processi microscopici che contribuiscono al degrado del materiale indotto dalle radiazioni.
"Comprendendo i meccanismi dettagliati dei danni da radiazioni su scala atomica, possiamo sviluppare strategie per mitigarne gli effetti", spiega Andrew Minor, professore di ingegneria nucleare alla UC Berkeley e ricercatore capo del progetto.
Nei loro esperimenti, il team utilizza un raggio focalizzato di particelle cariche, come gli ioni di elio, per bombardare una sottile lamina di metallo. Ogni ione si scontra con gli atomi nel reticolo metallico, trasferendo energia e potenzialmente facendoli cadere dalle loro posizioni.
Per visualizzare il danno, i ricercatori utilizzano una serie di tecniche di microscopia avanzate, tra cui la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e la microscopia elettronica a trasmissione a scansione (STEM). Queste tecniche forniscono immagini ad alta risoluzione dei difetti, rivelando la posizione, la dimensione e la forma degli atomi spostati.
Controllando attentamente l'intensità e l'energia del fascio ionico, il team può studiare sistematicamente gli effetti di diverse dosi di radiazioni e tipi di ioni. Ciò consente loro di identificare i fattori chiave che influenzano la formazione e l'evoluzione dei difetti nel metallo.
"Siamo particolarmente interessati a capire come i difetti interagiscono tra loro e come influenzano collettivamente le proprietà complessive del materiale", afferma Minor.
Le scoperte del team hanno implicazioni per la progettazione e lo sviluppo di materiali in grado di resistere all'ambiente ostile delle radiazioni dei reattori a fusione. Identificando i materiali più resistenti alle radiazioni e comprendendo i meccanismi alla base dei danni da radiazioni, gli scienziati possono migliorare la sicurezza e l’efficienza di queste promettenti fonti energetiche.
Questa ricerca è supportata dall'Ufficio per le scienze dell'energia da fusione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ed è condotta nell'ambito del Berkeley Fusion Science Center.
