İyon ışınlaması, iyonların hedefleriyle etkileşim hacminin nanometre boyutundan dolayı nanomalzeme bilimi alanında birçok olasılık sunmaktadır. Bu etkileşim tarafından üretilen yapısal dönüşümlerin doğası, iyon enerjisinin bir fonksiyonu olarak değişir. Aslında bu enerji, iyon enerjisi 10keV/atomik kütle biriminden az olduğunda, elastik çarpışmalarda kinetik enerji formunda hedef atomlara aktarılır.

Aksine, 100 keV/amu’dan daha yüksek enerjiye sahip iyonlar (hızlı iyonlar olarak anılırlar), çekirdeklerle düşük bir etkileşim kesitine sahiptir, ancak yüksek yoğunlukta elektronik uyarım ve iyonlaşma üretirler. Elektronlarla bu elastik olmayan çarpışmalar, iz adı verilen, birkaç nanometrelik bir kesite ve birkaç mikrometrelik bir uzunluğa sahip silindirik bir hacimde meydana gelir, çünkü etkileşim iyon yörüngesini önemli ölçüde etkilemez.

Tabii ki, orta enerjili iyonlar karışık nitelikte yavaşlayan bir süreçten geçerler. Düşük enerjili bir iyon tarafından indüklenen bir çarpışma kaskadının uzamsal kapsamı, genellikle yığından farklı özelliklere (özellikle elektron hapsi ile bağlantılı olanlar) sahip bir nanometrik parçacık sağlayan kritik boyutu aşarsa, iyon tarafından indüklenen her bir alt kaskadın çok daha fazla etkisi vardır. 

Hızlı iyonlar tarafından üretilen kaskadların veya elektronik uyarılmaların yoğunluğu, birim tarafından aktarılan enerjinin yoğunluğunu tanımlayan ana parametreler olan (hedef atomların kütlesi ile birlikte) iyon kütlesi ve enerjisinin uygun bir seçimi ile neredeyse isteğe göre ayarlanabilir. sırasıyla Sn ve Se olarak adlandırılan nükleer ve elektronik çarpışmalardaki uzunluk önemlidir.

Ayrıca, bir iyon demetinin birkaç nanometrekarelik bir alana odaklanması, enerji 100 keV/amu’yu aşmadığı sürece artık teknolojik bir zorluk değildir, bu nedenle elektronik cihazlarda karmaşık bir model çizmek nispeten kolaydır.

İyon hedef etkileşiminin diğer bir özelliği, çok kısa süresidir, tipik olarak kademe için 10-13 sn ve elektronik sistemin gevşemesi için 10-11 sn. Sonuç olarak, iyon demetinin neden olduğu yapısal dönüşümler temel olarak denge süreçlerinin dışındadır. İyon ışınlaması, doğası ne olursa olsun bir malzemeyi amorfize etmenin ve yüksek basınçlar altında meydana gelenler gibi yer değiştiren dönüşümleri teşvik etmenin şüphesiz en basit yoludur.

İyon ışını tedavilerinin ana dezavantajı elbette yüksek maliyetleridir. Bu nedenle, bu incelemede bahsedilen deneylerin çoğu, nükleer malzemeler, biyomalzemeler veya elektronik cihazlar alanlarında temel ilgi veya seçilmiş uygulamalar için gerçekleştirilmiştir. Şema doğal olarak iyonların enerjisine dayanacaktır, çünkü ikincisi etkileşim mekanizmalarının doğasını belirler. 

Bu mekanizmalar önce özetlenecek, ardından bölüm (i) yüzeye yakın yüksek konsantrasyonlarda iyonların iyon implantasyonundan, (ii) radyasyon kaynaklı difüzyondan (RID) ve radyasyonla geliştirilmiş termal difüzyondan kaynaklanan bileşim ve yapı modifikasyonlarına ayrılacaktır. kusurlar (KIRMIZI), (iii) iyon ışını karışımı, (iv) iyon ışını püskürtme. Hızlı iyonların neden olduğu etkiler nispeten daha az bilinir ve bağların, hedefin doğasının veya elektronik yapısının bir fonksiyonu olarak sıralanabilir: moleküler, iyonik, kovalent, metal.

İyonik katılardaki kimyasal düzen, bağlar, yön yapısı ve uzay yüklerindeki farklılık nedeniyle kovalent katılara göre elektronik uyarımla daha kolay değiştirilir. Bu nedenle, iyonik katılar, hızlı iyonlar tarafından amorfize edilirken, atomik yer değiştirmeler tarafından çok az tedirgin edilirler.

Nanobilim ve Nanoteknoloji dersleri
Nanobilim nedir
Nanoteknoloji nedir
Nano teknoloji ile neler yapılabilir
Nanobilim ve Nanoteknoloji PDF
Nanoteknoloji Kullanım Alanları
Nanobilim ve Nanoteknoloji Taban Puanları
Nanobilim ve Nanoteknoloji Bölümü

Elektronik uyarımların düşük yoğunlukları, polimerler, fullerenler ve nanotüpler gibi tüm moleküler katılarda ve ayrıca camlar gibi yarı kararlı sistemlerde geri döndürülemez dönüşümler üretmekle yükümlüdür.

Daha genel olarak, elektronik uyarılmalar, elektron-fonon eşleşmesi yoluyla atomik ağa iletilir; bu, termal yükselme adı verilen, sıcaklığın birkaç bin derecelik yerel bir artışından kaynaklanana benzer yoğun bir çalkalanmaya neden olur.

Biriktirilen enerjinin hesaplanan yoğunluğu yeterince büyük olduğunda malzemenin erimesini tahmin edebiliriz, ancak arayüzlerdeki termal değişimlerin karmaşıklığı nedeniyle kompozit malzemelerdeki dönüşümleri öngörmek çok daha zordur: bazen bir matrise gömülü parçacıklar çözünür veya raylar boyunca diziler halinde büyürler, uzarlar veya yeniden düzenlenirler.

Termal çalkalamanın, şekilsiz hedeflere özgü başka bir etkisi vardır; topolojik düzende değişiklik veya çekiçle vurmaya benzer “serbest hacim” organizasyonundan oluşur. Bu çekiçleme, kristalin nanopartiküller içeren camlarda beklenmeyen etkilere neden olur.

Bu bölümün amacı, bundan sonra açıklanan fenomenlerin anlaşılması için yararlı olan katılarla iyon etkileşiminin genel kavramlarını sağlamaktır. Enerji kaybı ve temel ifadeler konusunda halihazırda iyi incelemeler mevcuttur ve birçok referans çalışmasında bulunabilir. Bunlar bibliyografyada kısaca özetlenmiştir.

Yavaşlama Süreci

İyonlar enerjilerini, elektron kabukları tarafından perdelenen çekirdeklerle ve çeşitli lokalize orbitallerdeki ve iletim bandındaki elektronlarla bir dizi çarpışmada kaybederler. Hedefin nükleer ve elektronik durdurma güçleri, bu olayların olasılığı dσ ile ağırlıklandırılmış, belirli çarpma koşulları için meydana gelen enerji transferlerinin (T) integralleri olarak ifade edilebilir.

Bu olasılık, bir kesit boyutuna sahiptir, çünkü darbe parametresi olarak adlandırılan, iyon yoluna yansıtılan hareketsiz atom veya elektronun p mesafesi tarafından belirlenir.

Bileşik hedeflerde çeşitli atomlara kaybedilen enerjiyi toplama problemini basitleştirmek için, katedilen kalınlık (R aralığı) genellikle birim alan başına hedef atom sayısı olarak tanımlanır ve enerji kaybı birimi eV/atom sayısıdır.

Bu birimin avantajı, bileşik hedefler için bir yoğunluk değeri varsaymak zorunda kalmadan Bragg kuralının elementlerin (farklı fiziksel durumlar altında) hesaplanan veya ölçülen durdurma güçlerine uygulanabilmesidir. Taşıma denklemlerini çözmek için yapılan önemli bir basitleştirme, nükleer ve elektronik durdurmaları bağımsız süreçler olarak ele almaktır.

Bu hipotez, elektronik uyarılmalar nedeniyle merminin yavaşlamasının bir elektron gazının sürtünmesine benzer olması gerçeğiyle doğrulanır.

Bu basitleştirmenin değeri, elektronik durdurmanın her zaman önemli olmasına rağmen, merminin her elektronik çarpışmada çok az enerji kaybettiği ve orijinal yolundan önemli ölçüde sapmadığı hatırlandığında kolayca anlaşılabilir.

Aksine, yörüngesi ve artık enerjisi, p darbe parametresine bağlı olarak, her bir nükleer çarpışma sırasında stokastik olarak değişir. Enerji transferi T (E0, p) çarpışan atomların taranmış itme potansiyeli V(r, E0, Z1, Z2) tarafından belirlenir; bu, r’ye en yakın kısa mesafeler için basit bir Coulomb potansiyeli formuna sahiptir.

Taşıma denklemlerini çözmek veya katılarda ikili çarpışmaların Monte-Carlo simülasyonlarını gerçekleştirmek için herhangi bir r değeri için evrensel bir ifade oluşturulmuştur.

The post Nanoyapılar – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).