À l’aide de techniques de pointe, des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley simulent les effets néfastes des radiations en faisant sortir des atomes individuels d’un réseau métallique. En examinant les défauts qui en résultent, ils visent à acquérir une compréhension globale des processus microscopiques qui contribuent à la dégradation des matériaux induite par les radiations.
"En comprenant les mécanismes détaillés des dommages causés par les radiations à l'échelle atomique, nous pouvons développer des stratégies pour atténuer leurs effets", explique Andrew Minor, professeur de génie nucléaire à l'UC Berkeley et chercheur principal du projet.
Dans leurs expériences, l’équipe utilise un faisceau focalisé de particules chargées, telles que des ions d’hélium, pour bombarder une fine feuille de métal. Chaque ion entre en collision avec des atomes du réseau métallique, transférant de l'énergie et potentiellement les faisant sortir de leur position.
Pour visualiser les dommages, les chercheurs emploient une suite de techniques de microscopie avancées, notamment la microscopie électronique à transmission (TEM) et la microscopie électronique à transmission par balayage (STEM). Ces techniques fournissent des images haute résolution des défauts, révélant l’emplacement, la taille et la forme des atomes déplacés.
En contrôlant soigneusement l’intensité et l’énergie du faisceau ionique, l’équipe peut étudier systématiquement les effets de différentes doses de rayonnement et types d’ions. Cela leur permet d’identifier les facteurs clés qui influencent la formation et l’évolution des défauts du métal.
"Nous souhaitons particulièrement comprendre comment les défauts interagissent les uns avec les autres et comment ils affectent collectivement les propriétés globales du matériau", explique Minor.
Les découvertes de l’équipe ont des implications pour la conception et le développement de matériaux capables de résister à l’environnement radiologique rigoureux des réacteurs à fusion. En identifiant les matériaux les plus résistants aux radiations et en comprenant les mécanismes sous-jacents des dommages causés par les radiations, les scientifiques peuvent améliorer la sécurité et l'efficacité de ces sources d'énergie prometteuses.
Cette recherche est soutenue par l'Office of Fusion Energy Sciences du Département américain de l'énergie et est menée dans le cadre du Berkeley Fusion Science Center.
