Изменение структурных характеристик нанотрубок меди под воздействием ионизирующего излучения

Abstract

В работе проведены исследования изменения структуры нанотрубок меди (Cu-НТ), синтезированных электрохимическим темплатным синтезом в каналах ПЭТФ трековых мембран, под воздействием облучения ускоренными ионами C+3 с энергией 1,75 МэВ/нуклон, флюенс ускоряемых ионов углерода варьировали в диапазоне 1 × 109 до 5 × 1011 ион/cм2. Морфологию и состав исходных образцов оценивали с использованием методов растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа. Исследование дефектов кристаллической структуры, возникающих в процессе облучения Cu-НТ, проводили методом рентгеновской дифракции. В статье обсуждаются закономерности изменения таких параметров как размер кристаллитов, деформация и напряжение кристаллической решетки Cu-НТ и т.д. Показано, что при увеличении дозы облучения наблюдается появление пиков, характерных для полиморфной модификации углерода с гексагональной структурой, свойственной трехслойному ромбоэдрическому β-графиту пространственной группы R3m(160) и наиболее интенсивными пиками с индексами Миллера (0015) и (104). Отсутствие на спектрах пиков, характерных для карбидных соединений меди Cu2C и CuC2 свидетельствует о том, что имеющийся в структуре Cu-НТ углерод является твердым раствором замещения.

This work presents research in the study of copper nanotubes (Cu-NTs) electrochemically deposited in pores of PET track-etched membranes and irradiated with accelerated C+3 ions with energy of 1.75 MeV/ nucleon; the fluence of accelerated ions was varied in the range from 1 × 109 to 5 × 1011 ion/cm2. The morphology and chemical composition of the un-irradiated samples were elucidated using scanning electron microscopy and energy dispersive analysis. An investigation of crystal structure defects that occur during irradiation of Cu-NTs was carried out by X-ray diffraction technique. XRD patterns of Cu-NT after irradiation with high fluence of C3+ ions show the appearance of the characteristic peaks of the polymorphic modification of carbon with a hexagonal structure related to threelayer rhombohedral β-graphite with the R3m (160) space group (PDF 47-1154). The most intense peaks are related to (0015) and (104) Miller indices. The absence on the spectra of peaks characteristic for Cu2C and CuC2 copper carbide compounds indicates that the carbon present in the Cu-NT structure as a solid substitutional solution. The changes in such parameters as the size of crystallites, deformation and stress of the crystal lattice of copper NTs etc. are discussed.