Desvelando la morfología de las trazas de iones pesados rápidos en perovskitas de alta entropía a base de Sr

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Materiales Nucleares
• Química del Estado Sólido

Sus antecedentes:

• Los óxidos de alta entropía (HEO) ofrecen propiedades sintonizables debido a múltiples cationes en los sitios de la red, lo que impacta su respuesta a la irradiación.
• La comprensión de las respuestas a nivel atómico a la irradiación de iones energéticos en HEO es crucial para el desarrollo de materiales, pero sigue siendo poco comprendida.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar información a nivel atómico sobre las transformaciones de fase a nanoescala inducidas por la irradiación en óxidos de alta entropía con estructura de perovskita.
• Investigar la influencia de la alta entropía en la formación y estabilidad de las trazas de iones.

Principales métodos:

• Irradiación de Sr(Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2)O3 (Sr(HE)O3) con iones Xe rápidos de 774 MeV.
• Microscopía electrónica in situ de resolución atómica para observar las características y la estabilidad de las trazas de iones.
• Comparación con SrTiO3 en condiciones de irradiación idénticas.

Principales resultados:

• Formación de trazas de iones discontinuas y parcialmente recristalizadas en Sr(HE)O3, con diámetros reducidos en comparación con SrTiO3.
• Distorsión mínima de la red (2-3 monocapas) en la interfaz cristalina-amorfa en Sr(HE)O3.
• Alta estabilidad de las regiones amorfas/desordenadas en Sr(HE)O3 bajo irradiación electrónica posterior, en contraste con la recristalización en SrTiO3.

Conclusiones:

• La química de los óxidos de alta entropía altera fundamentalmente la evolución del daño por irradiación al suprimir la migración de defectos y la recristalización.
• La complejidad estructural y química en Sr(HE)O3 mejora la estabilidad de las trazas de iones.
• Se proporcionan información sobre la formación de defectos y la estabilidad de fase en condiciones de irradiación extremas.