Plus le cristal de silicium est fin, le meilleur. En effet, des cristaux plus minces offrent de meilleurs moyens de manipuler les trajectoires des ions de très haute énergie dans les accélérateurs de particules. D'autres applications incluent l'analyse des matériaux, dopage des semi-conducteurs et transport du faisceau dans les grands accélérateurs de particules. Tous ces éléments reposent sur notre compréhension de la façon dont les particules de haute énergie chargées positivement se déplacent à travers les cristaux.

Ce processus, appelé canalisation ionique, est l'objet d'un nouvel article de Mallikarjuna Motapothula et Mark Breese travaillant à l'Université nationale de Singapour. Dans un article publié en EPJ B , les auteurs étudient comment la périodicité cristalline affecte le mouvement des ions dont l'énergie appartient à une gamme de 1 à 2 MeV, car ils sont transmis à travers des cristaux très fins de l'ordre de quelques centaines de nanomètres, et comment cela affecte leur distribution angulaire.

La canalisation dans les cristaux se produit lorsque l'énergie transversale des ions incidents est inférieure à l'énergie potentielle maximale associée à une rangée d'atomes ou à un plan cristallin. Les auteurs étudient les trajectoires des ions de haute énergie, qui traversent plusieurs anneaux radiaux de cordes atomiques avant de sortir du cristal mince. Chaque anneau peut se concentrer, diriger ou disperser les ions canalisés dans la direction transversale.

Ce qui est si intéressant dans ce travail, c'est qu'il repose sur un processus avancé de fabrication de cristaux beaucoup plus minces qu'il n'était possible auparavant, atteignant 55 nanomètres. Cette, à son tour, permet d'observer des structures angulaires beaucoup plus sensibles et fines dans la distribution des ions transmis.

Grâce à ces matériaux avancés, les auteurs ont découvert que plusieurs phénomènes précédemment observés mais mal compris liés à la canalisation des ions peuvent maintenant être expliqués. Ces phénomènes sont liés au fait que les ions s'approchent des noyaux cristallins dans une certaine plage de distances et sont dispersés selon un angle suffisamment grand pour qu'ils interagissent avec plusieurs atomes adjacents avant de sortir du cristal mince avec une distribution angulaire distinctive.