儀商訊：荷能重離子與宏觀塊體材料相互研究已開(kāi)展多年，研究成果廣泛應(yīng)用于材料改性、核材料抗輻射評(píng)估以及電子元器件加固等領(lǐng)域。當(dāng)塊體材料尺寸縮小至納米量級(jí)時(shí)，其聲學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)及光學(xué)等性質(zhì)均會(huì)發(fā)生明顯變化，這導(dǎo)致在相同的輻照條件下，納米材料的輻照效應(yīng)將與塊體材料有所不同。為研究金屬納米材料的輻照損傷效應(yīng)，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心科研人員以重離子徑跡模板法制備的一維納米材料--金納米線為研究對(duì)象，深入開(kāi)展了重離子與一維納米材料相互作用的研究，揭示了重離子輻照一維納米材料的基本物理過(guò)程和損傷機(jī)制。

研究人員利用近代物理所320kV高電荷態(tài)離子綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的重離子對(duì)不同直徑的金納米線進(jìn)行輻照，借助掃描電子顯微鏡(SEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對(duì)輻照前后的金納米線形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析，系統(tǒng)研究了重離子對(duì)金納米線的輻照損傷效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，重離子輻照可在納米線表面產(chǎn)生三類具有不同形貌的彈坑狀結(jié)構(gòu)，且不同形貌的彈坑結(jié)構(gòu)與重離子在納米線中引發(fā)熱峰的位置直接相關(guān)。當(dāng)熱峰發(fā)生在納米線表面下幾個(gè)原子層厚度時(shí)，熱峰中熔融的金會(huì)通過(guò)塑性流動(dòng)吸附在納米線表面，形成火山口形結(jié)構(gòu);而當(dāng)熱峰出現(xiàn)在距離表面較深的位置時(shí)，熔融的金體積膨脹將產(chǎn)生巨大的壓力使熱峰所在區(qū)域發(fā)生微爆炸，導(dǎo)致熔融的金噴發(fā)。當(dāng)噴發(fā)金的動(dòng)能小于納米線的表面吸附能時(shí)，將會(huì)吸附在納米線上形成帶突起顆粒的彈坑;反之，則形成沒(méi)有突起顆粒的彈坑。同時(shí)，在金納米線周?chē)^察到大量濺射出的金納米顆粒，發(fā)現(xiàn)濺射顆粒的平均尺寸隨納米線直徑增大而增加。此外，研究人員研究了重離子輻照對(duì)金納米線晶體結(jié)構(gòu)的影響，通過(guò)HRTEM觀察到大量的層錯(cuò)四面體結(jié)構(gòu)(SFT)，并給出金納米線中SFT尺寸分布和入射離子核能損之間的關(guān)系。

此項(xiàng)研究把重離子輻照研究對(duì)象由宏觀塊體材料擴(kuò)展到一維納米材料，揭示了基于納米材料的重離子輻照新特性。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nanomaterials上。