Nanostructurile induse de fasciculele de ioni aditivitate între depozitele de energie cinetică și
Dezvoltarea într-un mod reproductibil și bine controlat a nanostructurilor pe o suprafață solidă, care pot avea proprietăți originale (detectoare de gaze, senzor magnetic, reactivitate și cataliză etc.), necesită instrumente originale și o bună înțelegere a fenomenelor de structurare a suprafeței (link break-uri, difuzie, segregare etc.).
Dintre tehnicile posibile, structurarea materiei prin fascicul de ioni este o tehnică originală în centrul activității de cercetare a grupului MADIR - Materiale, defecte și iradiere la CIMAP. Recent, această echipă, în colaborare cu echipe chineze și austriece, a investigat modificările de suprafață ale CaF2 și crearea unor parcele independente, jucând atât pe energia cinetică, cât și pe starea de încărcare a fasciculelor de ioni.
O diagramă de fază pentru formarea petelor pe suprafața CaF2 iradiată cu ioni Xe a fost astfel stabilită ca o funcție a pierderii de energie prin excitație electronică, legată de energia cinetică a ionilor și de energia lor potențială. (Suma energiile de legătură ale electronilor lipsă). În regimul intermediar, între depozitele de energie pur cinetică sau pur potențială, o formalizare și o modelare 3D au făcut posibil să se demonstreze că aditivitatea celor două procese explică formarea nanostructurilor, sub pragurile pentru formarea nanostructurilor induse. unul sau altul dintre mecanisme.
Nanostructurarea materialelor este una dintre cele mai populare aplicații tehnologice ale fasciculelor de ioni de astăzi. Într-adevăr, în timpul călătoriei lor prin material, ionii își depun energia de-a lungul traiectoriei; care poate modifica permanent organizarea materialului în volum (crearea de defecte, tranziția de fază, modelarea particulelor etc.), precum și pe suprafața acestuia (formarea de cratere, știfturi, brazde, valuri, pliuri etc. ...) [ 1,2]. De obicei, efectul colectiv al ionilor este utilizat pentru nanostructurare. Cu toate acestea, de câțiva ani, echipa CIMAP dezvoltă, datorită ionilor grei rapidi ai GANIL, nano-structurare prin impact individual (crearea de urme latente, nano-pori, șir de nano-umflături distanțate în mod regulat etc.).
Cercetătorii CIMAP, în colaborare cu institutele de Fizică Modernă din Lanzhou și Fizica Aplicată din Viena, au fost interesați de modificările de suprafață ale unui cunoscut izolator, CaF2, [1,3], jucând la energia fasciculului de ioni. Grinzile folosite aparțin unor regimuri energetice foarte diferite, dar împărtășesc o caracteristică comună: depunerea energiei de la proiectil la materie se face prin excitații electronice și nu prin coliziuni balistice. Astfel, cazurile extreme de ioni rapizi (MeV-GeV) produși la GANIL în Caen și ioni încetați cu încărcare mare (keV) produși la IMP în Lanzhou au fost folosiți pentru a varia respectiv depozitele de energie cinetică prin electroni de excitație (Se în keV/nm) și energie potențială (Ep în keV, reprezentând suma energiilor de legătură ale electronilor lipsă).