Aporte de electrones y positrones al perfil de desplazamientos atómicos en materiales masivos de nanotubos de carbono de paredes múltiples irradiados con rayos gamma.

Contenido principal del artículo

Antonio Leyva Fabelo
Ibrahin Piñera Hernández
Diana Leyva Pernía

Resumen

Se presentan los resultados del cálculo de las contribuciones de los electrones y los positrones a la sección eficaz de desplazamiento de los átomos de carbono en materiales masivos constituidos por nanotubos de paredes múltiples. Para ello se tomaron en consideración las propiedades físicas y la energía umbral de desplazamiento del carbono reportadas en la literatura para este material. Se calculó también la distribución espacial de los flujos energéticos de los electrones y positrones dentro del blanco irradiado utilizando la simulación matemática del transporte de los fotones y las partículas en la materia. Considerando ambos resultados, se determinaron los perfiles de daño por desplazamientos atómicos dentro del material masivo analizado, particularizando el aporte de cada tipo de partícula secundaria generada por la interacción de los fotones. Los resultados mostraron el comportamiento creciente de las secciones eficaces de desplazamiento en todo el rango de energía cinética evaluado. Se determinaron los valores de energías cinéticas de electrones y positrones a partir de los cuales son probabilísticamente posible los procesos de desplazamientos atómicos simples y múltiples. Se confirmó la importancia del aporte de los positrones al número total de defectos puntuales generados durante la interacción de los rayos gamma con el material estudiado.

Detalles del artículo

Cómo citar
Leyva Fabelo, A., Piñera Hernández, I., & Leyva Pernía, D. (1). Aporte de electrones y positrones al perfil de desplazamientos atómicos en materiales masivos de nanotubos de carbono de paredes múltiples irradiados con rayos gamma. Nucleus, (53). Recuperado a partir de http://nucleus.cubaenergia.cu/index.php/nucleus/article/view/578
Sección
Ciencias Nucleares

Citas

1. ISMAT S, HASSNAIN G, YASSITEPE E, ALI B. Evaporation: processes, bulk microstructures, and mechanical properties. Chapter 4. In: Handbook of deposition technologies for films and coatings: science, applications and technology. Third Edition. Elsevier Inc., 2010. p. 135-252.
2. SKAKALOVA V, DETTLAFF-WEGLIKOWSKA U, ROTH S. Gamma-irradiated and functionalized single wall nanotubes. Diamond and Related Materials. 2004; 13(2): 296-298.
3. DMYTRENKO OP, KULISH NP, BELYI NM, et al. Dose dependences of the optical properties of fullerene films subjected to the electron irradiation. Thin Solid Films. 2006; 495(1-2): 365-367.
4. DHARAMVIR K, JEET K, DU C, et al. Structural Modifications of Multiwalled Carbon Nanotubes by Swift Heavy Ions Irradiation. Journal of Nano Research. 2010; 10: 1-9.
5. RODRÍGUEZ JA, TOLVANEN A, KRASHENINNIKOV AV, et al. Defect-induced junctions between single- or double-wall carbon nanotubes and metal crystals. Nanoscale. 2010; 2(6): 901-905.
6. KRASHENINNIKOV AV, NORDLUND K. Ion and electron irradiation-induced effects in nanostructured materials. J. Appl. Phys. 2010; 107(7): 071301-071370.
7. ZHIWEI X, LEI C, LIANGSEN L, et. al. Structural changes in multi-walled carbon nanotubes caused by gamma-ray irradiation. Carbon. 2011; 4(1): 350-351.
8. YAZYEV OV, TAVERNELLI I, ROTHLISBERGER U, HELM L. Early stages of radiation damage in graphite and carbon nanostructures: A first-principles molecular dynamics study. Phys. Rev. B. 2007; 75(11): 115418-115422.
9. THEOCHAROUS SP, THEOCHAROUS E, LEHMAN JH. The evaluation of the performance of two pyroelectric detectors with vertically aligned multi-walled carbon nanotube coatings. Infrared Physics & Technology. 2012; 55(4): 299–305.
10. PINGFAN D, LIXIN S, JIE X, et al. Dye-sensitized solar cells based on anatase TiO2/multi-walled carbon nanotubes composite nanofibers photoanode. Electrochimica Acta. 2013; 87(1): 651-656.
11. ZHILI X, YOUNG SY, HYOUNG-JOON J. Applications of Carbon Nanotubes for Lithium Ion Battery Anodes. Materials. 2013; 6(3): 1138-1158.
12. JOO-HYUNG K, SUNGRYUL Y, HYUN-U K, JAEHWAN K. A flexible paper transistor made with aligned single-walled carbon nanotube bonded cellulose composite. Current Applied Physics. 2013; 13(5): 897-901.
13. JOVANOVIC SP, MARKOVIC ZM, KLEUT DN, et al. A novel method for the functionalization of gamma-irradiated single wall carbon nanotubes with DNA. Nanotechnology. 2009; 20(44): 4456021-4456028.
14. VITUSEVICH SA, SYDORUK VA, PETRYCHUK MV, et al. Transport properties of single-walled carbon nanotube transistors after gamma radiation treatment. J. Appl. Phys. 2010; 107(6): 063701-063707.
15. LEE KY, KIM KY. 60Co gamma-ray irradiation effect and degradation behaviors of a carbon nanotube and poly(ethylene-co-vinyl acetate) nanocomposites. Polymer Degradation and Stability. 2008; 93(7): 1290-1299.
16. ZHANG HL, LI JF, YAO KF, CHEN LD. Spark plasma sintering and thermal conductivity of carbon nanotube bulk materials. J. Appl. Phys. 2005; 97(11): 114310-114315.
17. MCKINLEY WA, FESHBACH H. The coulomb scattering of relativistic electrons by nuclei. Phys. Rev. 1948; 74(12): 1759-1763.
18. KINCHIN GH, PEASE RS. The displacement of atoms in solids by radiation. Rep. Prog. Phys. 1955; 18(1): 1-51.
19. PIÑERA I, CRUZ C, ABREU Y, et. al. Monte Carlo assisted classical method for the calculation of dpa distribution in solid materials. IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 2008. NSS '08. IEEE. Dresden, Germany. 19-25 Oct. 2008. p. 2557-2560. doi: 10.1109/NSSMIC.2008.4774878.
20. HENDRICKS JS, MCKINNEY GW, TRELLUE HR, et. al. MCNPXTM (version 2.6.B). Report LA-UR-06-3248. Los Alamos National Laboratory, 2006.
21. BANHART F. Irradiation effects in carbon nanostructures. Rep. Prog. Phys. 1999; 62(8): 1181-1221.
22. BANHART F, FULLER T, REDLICH Ph, AJAYAN PM. The formation, annealing and self-compression of carbon onions under electron irradiation. Chem. Phys. Lett. 1997; 269(3-4): 349-355.
23. CUI FZ, CHEN ZJ, MA J, et al. Atomistic simulation of radiation damage to carbon nanotube. Physics Letters A. 2002; 295(1): 55-59.
24. KWON J, MOTTA AT. Gamma displacement cross-sections in various materials. Annals of Nuclear Energy. 2000; 27(18): 1627-1642.
25. LEYVA A, PIÑERA I, LEYVA D, et. al. Monte Carlo calculation of carbon atom displacement damage in C60 fullerene bulk materials irradiated with gamma rays. Nucleus. 2012; (51): 20-25.
26. PIÑERA I, CRUZ C, ABREU Y, et. al. Monte Carlo simulation study of positron contribution to displacement per atom production in YBCO superconductors. Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. Section B. 2008; 266(22): 4899-4902.

Artículos más leídos del mismo autor/a