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本研究は、強い放射線照射環境で使用する材料として考えられているMgO・nAl_2O_3スピネル結晶について、最新の電子顕微鏡技術による実験と分子動力学計算法によって、イオンや電子照射によって形成される構造欠陥を実験と理論計算の両面から原子分解能で解明し、電子励起過程が照射欠陥生成とその挙動に及ぼす効果を明らかにすることを目的としており、(1) イオン照射に伴う照射欠陥の形成とその安定性に関する実験、(2) スピネル中の欠陥形成挙動に関する分子動力学計算機実験、の2項目を研究の主たる柱としている。(1) では、電子励起が主たるエネルギー付与過程となる高速重イオン照射によって形成されるイオントラックとその周辺の微細構造を、高分解能原子像観察、環状暗視野像観察ならびに電子チャンネリングX線分光実験(HARECXS法)など最先端の電子顕微鏡技術を駆使して原子レベルでの高い空間分解能で明らかにする。さらに、はじき出し損傷/電子励起)比を変数とした実験を行い、照射欠陥集合体の形成・成長過程とイオン配列の不規則化過程の相関を明らかにする。(2) では、GULP(General Utility Lattice Program)コードを用いた分子動力学計算により、点欠陥の形成・移動エネルギー、不規則化に伴うエネルギー変化を定量化した後、点欠陥の蓄積によって結晶の構造不規則化がどのように誘起されるかを原子レベルの挙動として明らかにする。
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