Modifikácia nanokryštálov pomocou žiarenia [vedanadosah.sk]

Nanokryštalické materiály majú široké spektrum aplikačných možností, ktoré sa nachádzajú na rozhraní medzi konštrukčnými a funkčnými materiálmi. Málokto možno vie, že nanokryštalická štruktúra umožňuje vytvoriť také materiály s plastickým jadrom a pevným povrchom, ktoré vytvárajú vhodné podmienky pre ďalší rozvoj technológií. Takouto problematikou sa na Ústave jadrového a fyzikálneho inžinierstva Fakulty elektrotechniky a informatiky Slovenskej technickej univerzity v Bratislave (FEI STU v Bratislave) zaoberajú Dominika Holková a Jozef Sitek.
Najvýznamnejšími sú podľa nich zliatiny FINEMENT, NANOPERM, HITPERM (Inoue, 1998) a v poslednej dobe nový materiál NANOMET (Xiang 2014), ktoré boli často skúmané, pretože vykazujú vynikajúce mäkké magnetické vlastnosti. „Bolo preukázané, že niektoré fyzikálne vlastnosti nanokryštalických materiálov môžu byť ovplyvnené neutrónovým žiarením. Zmeny v orientácii strednej hodnoty magnetického momentu boli pozorované pri neutrónovom ožiarení kovového skla s obsahom železa a nanokryštalickej fázy (Ptáček, 2003). Zmeny v blízkych atómoch ovplyvňujú priemerné hyperjemné magnetické pole, ako aj tvar a distribúciu týchto polí. V prípade nanokryštalických zliatin, ktoré sa skladajú z kryštalických nanozŕn rozptýlených v amorfnom zvyšku, povedie proces ožarovania neutrónmi k narušeniu pravidelného atómového usporiadania kryštalickej mriežky (Inoue, 1988) a k výmene atómov medzi amorfnou a kryštalickou zložkou,“ uvádzajú Dominika Holková a Jozef Sitek vo svojom abstrakte k prednáške, ktorá odznela v rámci konferencie, konkrétne sekcie Ženy v jadre. Tá sa uskutočnila koncom apríla 2017 v Častej-Papierničke.
V súčasnosti sa podľa pracovníkov Ústavu jadrového a fyzikálneho inžinierstva FEI STU v Bratislave sústreďuje pozornosť na interakciu elektrónových zväzkov a ťažkých iónov s nanokryštalickými zliatinami. Uvádzajú ďalej, že sa uvažuje o možnosti modifikovať niektoré nanokryštalické materiály práve ionizujúcim žiarením, aj keď jeho vplyvom nedochádza k tak výrazným zmenám ako pri vplyve neutrónového žiarenia (Skočovský, 1995).
Práca Dominiky Holkovej a Jozefa Siteka je zameraná na využitie elektrónov, prípadne ťažkých iónov, na modifikáciu amorfných kovových zliatin a nanokryštálov. „Ukazuje sa, že práve vplyvom ionizujúceho žiarenia a tepelným žíhaním by bolo možné modifikovať vlastnosti niektorých amorfných a nanokryštalických zliatin. Venujeme sa radiačnému poškodeniu a modifikácii amorfných kovových zliatin neutrónovým žiarením a elektrónmi. Počiatočné experimenty boli zamerané na ožarovanie pomocou elektrónov, pričom za ožarované objekty boli zvolené rôzne amorfné prekurzory, ako aj nanokryštalické zliatiny: Fe81Nb7B12, (Fe3Ni1)81Nb7B12, (Fe3Ni1)81Nb7B12 a NANOMET Fe81.6B9.6Si4.8P3Cu1,“ konštatovali.
V experimentálnej časti zhrnuli doterajšie výsledky, ktoré sa dosiahli meraním pomocou Mössbauerovej spektroskopie, ako aj XRD. „Skúmali sme vplyv interakcie zväzku elektrónov a čiastočne aj implantovaných iónov Cu na amorfné a nanokryštalické zliatiny. Naše meranie ukazuje, že po ožiarení sa zmení smer magnetického momentu v oboch zložkách prítomných vo vzorke. Podľa údajov môžeme konštatovať, že po ožiarení stúpa hodnota A23, čo znamená, že sa magnetický moment natáča kolmo k rovine vzorky. Kryštalická zložka má diskrétnu hodnotu magnetického poľa. Hodnoty indukcie predstavujú strednú hodnotu zodpovedajúcu amorfnej zložke, keďže vnútorné magnetické pole amorfnej zložky má charakter distribučnej funkcie. Po ožiarení dochádza nielen k malej zmene hodnoty vnútorného magnetického poľa, ale aj k zmene tvaru distribučných funkcií.“
V závere Dominika Holková a Jozef Sitek uvádzajú, že na základe doterajších meraní môžu predpokladať, že na počiatku zmien vplyvom žiarenia dochádza k zmene parametra A23, neskôr aj k zmenám vnútorného magnetického poľa, ale až pri vyšších dávkach elektrónov a vyšších fluenciach neutrónov nastavajú štrukturálne zmeny.