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8 results on '"Flyura Djurabekova"'

1. New developments in the simulation of Rutherford backscattering spectrometry in channeling mode using arbitrary atom structures

Author

Jean-Paul Crocombette, Flyura Djurabekova, Kai Nordlund, Frédérico Garrido, Aurélien Debelle, Shuo Zhang, Xin Jin, Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Department of Physics, Helsinki Institute of Physics, Helsinki Institute of Sustainability Science (HELSUS), and Helsinki Institute of Urban and Regional Studies (Urbaria)

Subjects
Materials science, Ion beam, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], ION-IMPLANTATION, binary collision approximation, 02 engineering and technology, Binary collision approximation, 114 Physical sciences, 01 natural sciences, COMPUTER-SIMULATION, Ion, 0103 physical sciences, Atom, PROGRAM, SCATTERING, General Materials Science, TEMPERATURE, 010302 applied physics, Scattering, 113 Computer and information sciences, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Rutherford backscattering spectrometry, Crystallographic defect, IRRADIATION, Computer Science Applications, Computational physics, NEUTRON-DIFFRACTION, crystallographic defect, Ion implantation, Mechanics of Materials, Modeling and Simulation, Rutherford backscattering spectrometry in channeling mode simulation, MONTE-CARLO-SIMULATION, 0210 nano-technology
Abstract

As Rutherford backscattering spectrometry in channeling mode (RBS/C) is an efficient technique for characterizing crystallographic defects, its computational simulation has drawn attention over the past several decades. Recently, a RBS/C simulation code based on the binary collision approximation called Rutherford backscattering simulation in arbitrary defective crystals has been suggested and successfully applied to predict the RBS/C spectra from different damaged materials, whose structures were generated in high-dose ion irradiation atomistic simulations. In the present paper, we introduce new developments improving the flexibility of the developed software and its applicability to different types of materials. More precisely, we modified the algorithm describing the slowdown process of backscattered ions, added fitting parameters in the collision partner search routine, modified the routine taking into account target atom thermal vibrations and provided new descriptions of the ion beam divergence. As an example, the effect of the modifications on simulated RBS/C spectra is shown for an 〈011〉-oriented UO2 crystal analyzed with a 3.085 MeV He2+ ion beam. Some of these changes proved necessary to achieve satisfying agreement between simulations and experimental data. Similar observation was made for 〈001〉-oriented Si and 〈001〉-oriented GaAs crystals analyzed with a 1.4 MeV He+ ion beam. In these simulations, the modifications have also resulted in good agreement with experiment.

Published
2020
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2. Elongation mechanism of the ion shaping of embedded gold nanoparticles under swift heavy ion irradiation

Author

Flyura Djurabekova, Kai Nordlund, V. Khomenkov, Giancarlo Rizza, T. H. Y. Vu, Ch. Dufour, Aleksi A. Leino, M. Hayoun, Pierre-Eugène Coulon, Laboratoire des Solides Irradiés (LSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanomatériaux, Ions et Métamatériaux pour la Photonique (NIMPH), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institute for Nuclear Research of NAS of Ukraine, National Academy of Sciences of Ukraine (NASU), Department of Physics [Helsinki], Falculty of Science [Helsinki], Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki-Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki, Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), University of Helsinki-University of Helsinki, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Helsinki Institute of Physics, and Department of Physics

Subjects
DYNAMICS, TRACKS, Nuclear and High Energy Physics, Materials science, FLOW, 02 engineering and technology, 114 Physical sciences, 01 natural sciences, Molecular physics, Ion, Molecular dynamics, Swift heavy ion, DEFORMATION, 0103 physical sciences, Gold nanoparticles, Three-dimensional thermal spike (3DTS), Irradiation, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], 010306 general physics, Instrumentation, Nanocomposite, Recrystallization (metallurgy), Silica, Molecular dynamics (MD), 021001 nanoscience & nanotechnology, COLLOIDS, Ion irradiation, Colloidal gold, Elongation, 0210 nano-technology, Simulation, Ion shaping
Abstract

International audience; The elongation process under swift heavy ion irradiation (74 MeV Kr ions) of gold NPs, with a diameter in the range 10–30 nm, and embedded in a silica matrix has been investigated by combining experiment and simulation techniques: three-dimensional thermal spike (3DTS), molecular dynamics (MD) and a phenomenological simulation code specially developed for this study. 3DTS simulations evidence the formation of a track in the host matrix and the melting of the NP after the passage of the impinging ion. MD simulations demonstrate that melted NPs have enough time to expand after each ion impact. Our phenomenological simulation relies on the expansion of the melted NP, which flows in the track in silica with modified (lower) density, followed by its recrystallization upon cooling. Finally, the elongation of the spherical NP into a cylindrical one, with a length proportional to its initial size and a width close to the diameter of the track, is the result of the superposition of the independent effects of each expansion/recrystallization process occurring for each ion impact. In agreement with experiment, the simulation shows the gradual elongation of spherical NPs in the ion-beam direction until their widths saturate in the steady state and reach a value close to the track diameter. Moreover, the simulations indicate that the expansion of the gold NP is incomplete at each ion impact.

Published
2019
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3. Highly active single-layer MoS2 catalysts synthesized by swift heavy ion irradiation

Author

Sebastian Kunze, Henrique Vázquez Muíños, Philipp Ernst, Carl H. Naylor, B. Ban-d’Etat, Beatriz Roldan Cuenya, Abdenacer Benyagoub, Lukas Madauß, Marika Schleberger, Yong-Wook Choi, Flyura Djurabekova, Oliver Ochedowski, Meng-Qiang Zhao, A. T. Charlie Johnson, Ioannis Zegkinoglou, Henning Lebius, Erik Pollmann, Universität Duisburg-Essen [Essen], Ruhr-Universität Bochum [Bochum], Helsinki Institute of Physics and Department of Physics, Department of Physics and Astronomy [Philadelphia], University of Pennsylvania [Philadelphia], Matériaux, Défauts et IRradiations (MADIR), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Interface Science [Berlin], Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI), Max Planck Society-Max Planck Society, Universität Duisburg-Essen = University of Duisburg-Essen [Essen], University of Pennsylvania, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Department of Physics

Subjects
GRAPHENE, MECHANISM, Materials science, Ion beam, 116 Chemical sciences, SULFUR VACANCIES, EFFICIENT, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Photochemistry, Electrochemistry, 114 Physical sciences, 01 natural sciences, law.invention, Catalysis, chemistry.chemical_compound, Swift heavy ion, MOLYBDENUM-DISULFIDE, law, General Materials Science, Irradiation, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], Molybdenum disulfide, [PHYS]Physics [physics], SITES, HYDROGEN EVOLUTION, Graphene, 021001 nanoscience & nanotechnology, Sulfur, 0104 chemical sciences, chemistry, 0210 nano-technology
Abstract

Two-dimensional molybdenum-disulfide (MoS2) catlysts can achieve high catalytic activity for the hydrogen evolution reaction upon appropriate modification of their surface. The intrinsic inertness of the compound´s basal planes can be overcome by either increasing the number of catalytically active edge sites or by enhancing the activity of the basal planes via controlled creation of sulfur vacancies. Here, we report a novel method of activating the MoS2 surface in this respect using swift heavy ion irradiation. The creation of nanometer-scale structures by the ion beam, in combination with the partial sulfur depletion of the basal planes, leads to a large increase of the number of low-coordinated Mo atoms, which can form bonds with adsorbing species. This results in a decreased onset potential for hydrogen evolution, as well as in a significant enhance of the electrochemical current density by over 160% as compared to an identical but non-irradiated MoS2 surface.

Published
2018
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4. Swift heavy ion induced recrystallization in cubic silicon carbide: New insights from designed experiments and MD simulations

Author

Lionel Thomé, F. Garrido, Olli H. Pakarinen, William J. Weber, Isabelle Monnet, F. Paumier, Flyura Djurabekova, Kai Nordlund, Marie Backman, Aurélien Debelle, CSNSM PCI, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
SiC, Nuclear and High Energy Physics, Materials science, Kinetics, Analytical chemistry, Recrystallization (metallurgy), Recrystallization, 7. Clean energy, Fluence, Ion, Amorphous solid, Swift heavy ion, chemistry.chemical_compound, Crystallography, chemistry, Silicon carbide, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Irradiation, Instrumentation
Abstract

3C-SiC single crystals have been initially irradiated in the nuclear energy loss regime with 100 keV Fe ions to fluences ranging from 4 × 1013 to 4 × 1014 cm−2 (i.e. 0.07-0.7 dpa). RBS/C measurements indicate that SiC rapidly becomes amorphous (at ∼0.4 dpa). Two damaged SiC crystals exhibiting a different defective structure have been subsequently irradiated in the electronic energy loss regime with 870 MeV swift heavy (Pb) ions (SHIs) up to a fluence of 4 × 1013 cm−2. Initially fully amorphous SiC layers showed a decrease in size after SHI irradiation with a recrystallization occurring at the amorphous-crystalline interface. On the contrary, partially amorphous crystals for which onset of amorphization just initiated at the damage peak recovered over the entire damage thickness. Variation of amorphous thickness or disorder level has been monitored as a function of Pb ion fluence, which allowed deriving recrystallization kinetics. Data have been fitted with the direct-impact model and recrystallization cross-sections and threshold values for recovery have been determined for both types of initially defective structures. Differences are qualitatively discussed in terms of nature and density of irradiation defects. All experimental trends have been successfully reproduced by molecular dynamics simulations that mimicked thermal spikes induced by SHIs.

Published
2013
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5. Radiation effects in nuclear materials: Role of nuclear and electronic energy losses and their synergy

Author

Gihan Velisa, B. Décamps, Marie Backman, C. Bachelet, Gaël Sattonnay, Lionel Thomé, Sandra Moll, Moni Behar, Flyura Djurabekova, Jacek Jagielski, Kai Nordlund, Lech Nowicki, Sandrine Miro, Iwona Jozwik-Biala, Isabelle Monnet, F. Garrido, Marcel Toulemonde, S. Pellegrino, Patrick Simon, Stamatis Mylonas, Aurélien Debelle, Yanwen Zhang, P. Trocellier, William J. Weber, Clara Grygiel, Yves Serruys, CSNSM PCI, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Service de recherches de métallurgie physique (SRMP), Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The Andrzej Soltan Institute for Nuclear Studies, Institute of Electronic Materials Technology (IEMT), Institute of Electronic Materials Technology, Universidade Federal do Rio Grande do Sul [Porto Alegre] (UFRGS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, Nuclear transmutation, WASTE, chemistry.chemical_element, PLUTONIUM, 02 engineering and technology, Radiation, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Nuclear materials, Nuclear physics, 0103 physical sciences, Ceramic, Irradiation, Instrumentation, 010302 applied physics, Range (particle radiation), Chemistry, Fusion power, Damage production, 021001 nanoscience & nanotechnology, Rutherford backscattering spectrometry, Engineering physics, Amorphization, Plutonium, IMMOBILIZATION, Ion irradiation, visual_art, CERAMICS, visual_art.visual_art_medium, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology
Abstract

Ceramic oxides and carbides are promising matrices for the immobilization and/or transmutation of nuclear wastes, cladding materials for gas-cooled fission reactors and structural components for fusion reactors. For these applications there is a need of fundamental data concerning the behavior of nuclear ceramics upon irradiation. This article is focused on the presentation of a few remarkable examples regarding ion-beam modifications of nuclear ceramics with an emphasis on the mechanisms leading to damage creation and phase transformations. Results obtained by combining advanced techniques (Rutherford backscattering spectrometry and channeling, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy) concern irradiations in a broad energy range (from key to GeV) with the aim of exploring both nuclear collision (S-n) and electronic excitation (S-e) regimes. Finally, the daunting challenge of the demonstration of the existence of synergistic effects between S-n and S-e is tackled by discussing the healing due to intense electronic energy deposition (SHIBIEC) and by reporting results recently obtained in dual-beam irradiation (DBI) experiments. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Published
2013
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6. Combined experimental and computational study of the recrystallization process induced by electronic interactions of swift heavy ions with silicon carbide crystals

Author

Stamatis Mylonas, N. Juslin, F. Garrido, Marie Backman, Didier Chaussende, William J. Weber, Alexandre Boulle, Lionel Thomé, Aurélien Debelle, Marcel Toulemonde, Flyura Djurabekova, Kai Nordlund, Olli H. Pakarinen, CSNSM PCI, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (SPCTS-AXE3), Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP ), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CSNSM PS1, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Helsinki], Falculty of Science [Helsinki], Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki-Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IRCER - 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Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), University of Helsinki-University of Helsinki, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)

Subjects
TRACKS, Materials science, 02 engineering and technology, Radiation, AMORPHIZATION, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Ion, Molecular dynamics, chemistry.chemical_compound, Swift heavy ion, 0103 physical sciences, Thermal, Silicon carbide, Irradiation, PACS: 61.80.-x, 61.72.Cc, 61.85.+p, 61.43.Bn, 010302 applied physics, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, fungi, Recrystallization (metallurgy), INORGANIC INSULATORS, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, COLLISION CASCADES, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Electronic, Optical and Magnetic Materials, IRRADIATION, chemistry, Chemical physics, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], RADIATION, Atomic physics, 0210 nano-technology
Abstract

Expérience GANIL/ARIBE; International audience; The healing effect of intense electronic energy deposition arising during swift heavy ion (SHI) irradiation is demonstrated in the case of 3C-SiC damaged by nuclear energy deposition. Experimental (ion channeling experiments) and computational (molecular dynamics simulations) studies provide consistent indications of disorder decrease after SHI irradiation. Furthermore, both methods establish that SHI-induced recrystallization takes place at amorphous-crystalline interfaces. The recovery process is unambiguously accounted for by the thermal spike phenomenon.

Published
2012
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7. Molecular dynamics simulations of swift heavy ion induced defect recovery in SiC

Author

Flyura Djurabekova, Kai Nordlund, Marie Backman, N. Juslin, Olli H. Pakarinen, Marcel Toulemonde, A. Debelle, William J. Weber, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), CSNSM PCI, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, General Computer Science, Annealing (metallurgy), General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, Silicon carbide, Molecular dynamics, 01 natural sciences, Molecular physics, Ion, Condensed Matter::Materials Science, Radiation damage, Swift heavy ion, 0103 physical sciences, General Materials Science, Irradiation, 010302 applied physics, Ion track, Recrystallization (metallurgy), General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Crystallographic defect, Inelastic thermal spike, Amorphous solid, Computational Mathematics, Mechanics of Materials, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Atomic physics, 0210 nano-technology
Abstract

Swift heavy ions induce a high density of electronic excitations that can cause the formation of amorphous ion tracks in insulators. No ion tracks have been observed in the semiconductor SiC, but recent experimental work suggests that irradiation damaged SiC can undergo defect recovery under swift heavy ion irradiation. It is believed that local heating of the lattice due to the electronic energy deposition can anneal, and thereby recover, some of the disordered structure. We simulate the local heating due to the ions by the inelastic thermal spike model and perform molecular dynamics simulations of different model damage states to study the defect recovery on an atomistic level. We find significant recovery of point defects and a disordered layer, as well as recrystallization at the amorphous-to-crystalline interface of an amorphous layer. The simulation results support the swift heavy ion annealing hypothesis.

Published
2012
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8. Stability and mobility of small vacancy and copper-vacancy clusters in bcc-Fe: An atomistic kinetic Monte Carlo study

Author

Flyura Djurabekova, Charlotte Becquart, Lorenzo Malerba, Christophe Domain, Matériaux et Mécanique des Composants (EDF R&D MMC), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010302 applied physics, Nuclear and High Energy Physics, Work (thermodynamics), Chemistry, Mean free path, Ab initio, Thermodynamics, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Microstructure, Thermal diffusivity, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Molecular dynamics, [SPI]Engineering Sciences [physics], Vacancy defect, 0103 physical sciences, Kinetic Monte Carlo, Atomic physics, 0210 nano-technology, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

The mobility and the stability of small vacancy (V) and copper-vacancy (Cu-V) clusters play a key role in the microstructural evolution of Fe–Cu alloys under irradiation, but these are largely unknown parameters that cannot be experimentally measured. These parameters have therefore been determined using atomistic kinetic Monte Carlo (AKMC) simulations, where the vacancy jump activation energies as functions of the local atomic environment had been previously calculated using a molecular dynamics (MD) code and tabulated for use in the AKMC code. This method allowed relaxation effects to be implicitly included in the model and possible differences between the predictions of different interatomic potentials to be evaluated. In this work the mobility, lifetime and mean free path of clusters containing up to six vacancies and Cu-V complexes containing up to four components has been studied. In the case of the VV and Cu-V pairs, the results obtained with different many-body potentials are compared with ab initio results. All results are briefly discussed in terms of their impact on the microstructure evolution in irradiated FeCu alloys.

Published
2007
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